Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Verbundplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , die als Sandwich-Element aufgebaut ist. Derartige Verbundplatten finden bei Gebäudekonstruktionen Anwendung, beispielsweise um eine Gebäudeaußenwand zu erstellen. In diesem Fall kann eine Tragstruktur aus stählernen Trägern mit derartigen Verbundplatten verkleidet werden. Alternativ kann vorgesehen sein, derartige Verbundplatten innerhalb eines bestehenden Gebäudes zu verwenden, um beispielsweise einen thermisch isolierten Raum innerhalb des Gebäudes zu schaffen, beispielsweise eine Kühlkammer.

Die beiden äußeren Deckschichten können beispielsweise aus Kunststoff bestehen. In der Praxis werden allerdings häufig metallische Deckschichten verwendet, wobei zur Herstellung der Deckschichten die beiden Deckschichten als so genanntes End- losmaterial von jeweils einem Coil abgezogen werden und das

Kernmaterial zwischen diese beiden im Abstand zueinander geführten Deckschichten eingebracht und mit den beiden Deckschichten verklebt wird.

Die Bemühungen der Hersteller von derartigen Sandwichelementen gehen dahin, eine möglichst homogene Ausgestaltung

BESTÄTIGUNGSKOPIE des Kerns zu schaffen, so dass möglichst definierte Produkteigenschaften des gesamten Sandwichelements gewährleistet werden können. Die Ausgestaltung des Kerns ist nämlich für die mechanischen Eigenschaften der Verbundplatte beispielsweise für die thermische Isolationswirkung, insbesondere aber auch für die mechanische Belastbarkeit der Verbundplatte wesentlich. Das Kernmaterial ist beispielsweise in Form eines Schaumes, insbesondere eines Hartschaumes ausgestaltet oder in Form einer Schicht aus mineralischen Fasern, die miteinander vernetzt, also in ihren Kontaktstellen miteinander verklebt sind. Bei den erwähnten Schäumen ist es in der Praxis üblich, Schäume auf Basis von Polyurethan, Polystyrol oder Polyisocyanurat zu verwenden. Die Hohlräume können hierbei mit einem Treibgas, wie beispielsweise Pentan, gefüllt sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Sandwichelement dahingehend zu verbessern, dass dieses unter Beibehaltung der erforderlichen mechanischen Belastbarkeit möglichst preisgünstig hergestellt werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren anzugeben, welches die Herstellung derartiger Sandwichelemente ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Sandwichelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 4 gelöst .

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, in überraschender Weise entgegen den bisherigen Bemühungen den Kern nicht möglichst homogen auszugestalten, sondern bewusst unterschiedlich. Dabei ist allerdings vorgesehen, dass diese Zonen unterschiedlicher Ausgestaltung des Kerns nicht zufällig verteilt sind, sondern dass diese Zonen an vorbestimmten Stellen der Verbundplatte liegen, also über die Fläche der Verbundplatte verteilt bewusst Zonen unterschiedlicher Materialeigenschaften des Kerns geschaffen werden, so dass dementsprechend auch die gesamte Verbundplatte Zonen unterschiedlicher mechanischer Belastbarkeit aufweist, nämlich einer mechanischen Belastbarkeit hinsichtlich einer Schub-, Druck- oder Biegebelastbarkeit.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Kern Zonen mit unterschiedlichen Raumgewichten aufweist. Beispielsweise kann bei Verwendung von Materialfasern die Packungsdichte der Fasern vergrößert werden, so dass auf diese Weise das spezifische Gewicht des Kerns, also das Gewicht in einem bestimmten Raumvolumen von z. B. 1 cm ³ oder 11 höher ist als in benachbarten Bereichen des Kerns. Bei Herstellung des Kerns in Form eines Schaumwerkstoffs kann das Raumgewicht dadurch größer eingestellt werden, dass der Schaum kleinere Poren oder - bei unveränderter Porengröße - weniger Poren aufweist, so dass letztlich mehr Kunststoffmaterial pro Raumeinheit vorliegt. In jedem Fall werden durch die Zonen mit höheren Raumgewichten Bereiche der Verbundplatte geschaffen, die höher belastbar sind, beispielsweise hinsichtlich ihrer Druckbelastbarkeit, hinsichtlich der Aufnahme von Schubkräften oder betreffend ihre Biegebelastbarkeit. Auch wenn Befestigungselemente, wie z. B. Schrauben durch das Verbundelement hindurchgeführt werden sollen, so ist in Zonen, in denen der Kern ein höheres Raumgewicht aufweist, die Verbundplatte besser gegen so genannte Ausknöpf kräfte gesichert, also dagegen, dass die Verbundplatte von der Schraube abgezogen werden kann, während die

Schraube an einer Tragstruktur verbleibt.

Durch die unterschiedlichen Zonen der Verbundplatte, beispielsweise durch die Zonen mit unterschiedlichen Raumgewichten, kann die Verbundplatte definiert mit Zonen unterschiedlicher Belastbarkeit ausgestattet werden. An den höher belasteten Bereichen kann daher die erforderliche Belastbarkeit der Verbundplatte sichergestellt werden. Verglichen mit einer herkömmlichen Verbundplatte, die einen möglichst homogen aufgebauten Kern aufweist, kann jedoch in den anderen Bereichen der Platte, wo die Belastbarkeit geringer ist, Material eingespart werden, was einerseits einen geringeren Rohstoffverbrauch ermöglicht und damit eine besonders wirtschaftliche Herstellung der Verbundplatte bei unverändert hoher Belastbarkeit. Zudem kann ggf. in den Zonen der Verbundplatte, in denen der Kern weniger belastbar ist, die thermische Isolierung im Vergleich zu herkömmlich aufgebauten Verbundplatten verbessert werden: Da bei den herkömmlichen aufgebauten Verbundplatten mit einem möglichst homogen ausgestalteten Kern die Struktur des Kerns sich danach richtet, die geforderte Belastbarkeit der Verbundplatte sicherzustellen, ist in sämtlichen übrigen Bereichen, die nicht so hoch belastet werden, der Kern hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften und hinsichtlich der Belastbarkeit der Verbundplatte überdimensioniert.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass statt eines unterschiedlichen Raumgewichts der Kern Zonen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen aufweist. Gegebenenfalls kann auch vorgesehen sein, sowohl unterschiedliche Raumgewichte als auch unterschiedliche Materialzusammensetzungen des Kerns zur Schaffung der unterschiedlichen Zonen anzuwenden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, bereichsweise unterschiedliche Kunststoffe zu verwenden, wobei diese Kunststoffe möglichst aus ein und derselben Stofffamilie stammen, so dass sie miteinander problemlos verträglich sind und beispielsweise miteinander verklebbar sind. Es kann jedoch auch sein, durch Verwendung desselben Grundwerkstoffs, wenn beispielsweise ein Kunststoff aufgeschäumt werden soll, unterschiedliche Härter oder unterschiedliche Schaumbildner zu verwenden, um auf diese Weise mit dieser unterschiedlichen Materialzusammensetzung Zonen unterschiedlicher Belastbarkeit zu erzielen oder durch diese unterschiedliche Materialzusammensetzung auch unterschiedliche Raumgewichte desselben Grundmaterials, also desselben Kunststoffs, zu erzielen. Ausgehend von der eingangs genannten typischen Herstellungsweise, um ein vorschlagsgemäßes Sandwichelement zu schaffen, wird davon ausgegangen, dass die beiden äußeren Deckschichten jeweils als ein endloses Band zugeführt werden und von einem so genannten Coil, also einer Materialrolle abgezogen werden. Als Beispiel für ein in der Praxis häufig vorkommendes Fertigungsverfahren wird nachfolgend stets von metallischen Deckschichten ausgegangen, beispielsweise von Stahlblechen. Die beiden von einem Coil abgezogenen Bleche werden mit einer bestimmten Transportgeschwindigkeit in einer bestimmten Richtung, nämlich in der so genannten Produktionsrichtung bewegt. Dabei werden die beiden Bleche im Abstand zueinander gehalten. Zwischen die beiden sich bewegenden Deckschichten wird das Kernmaterial eingebracht und mit den beiden Deckschichten verklebt. Im Falle der Verwendung von Kunststoffschaum als Kernmaterial erfolgt die Verklebung beispielsweise ohne Zugabe zusätzlichen Klebers durch die klebenden Materialeigenschaften des Kunststoffs selbst. Es kann ebenso vorgesehen sein, dass die Oberflächen der Deckschichten mit einem so genannten Primer vorbehandelt sind, welcher eine Haftbrücke zwischen der jeweiligen Deckschicht und dem Kernmaterial bildet. Weiterhin kann vorgesehen sein, die Deckschichten für ein verbessertes Verkleben anzuwärmen. Während die beiden Deckschichten in Produktionsrichtung transportiert werden, wird die Menge und/oder die Zusammensetzung des Kernmaterials verändert, so dass sich die Zonen unterschiedlicher Belastbarkeit in der fertig gestellten Verbundplatte ergeben.

Dabei sind grundsätzlich zwei unterschiedliche Möglichkeiten zur Beeinflussung des Kernmaterials gegeben: Einerseits können die Deckschichten mit unveränderter Geschwindigkeit transportiert werden und die Menge oder die Zusammensetzung des Kernmaterials kann verändert werden. Alternativ dazu kann vorgesehen werden, die Transportgeschwindigkeit der Deckschichten zu verändern, um auf diese Weise beispielsweise mehr oder weniger Kernmaterial pro Längeneinheit der Deckschichten zwischen die Deckschichten zu bringen und dadurch beispielsweise das Raumgewicht des Kernmaterials zu beeinflussen. Gegebenenfalls können auch die beiden Beeinflussungsmöglichkeiten kombiniert werden, also sowohl die Zusammensetzung des

Kernmaterials als auch die Vorschubgeschwindigkeit der Deckschichten beeinflusst werden.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Menge des Kernmaterials die pro Zeiteinheit zwischen die beiden Deckschichten eingebracht wird, verändert wird. Auf diese Weise wird die Füllung des Zwischenraums zwischen den beiden Deckschichten mit Kernmaterial hinsichtlich ihrer Füllmenge bzw. Fülldichte verändert.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das Kernmaterial aus mehreren Düsen austritt, die über die Breite der Deckschichten verteilt angeordnet sind. Wenn aus sämtlichen Düsen stets die gleiche Menge des Kernmaterials austritt und diese Menge für eine bestimmte Zeitdauer verändert wird, beispielsweise reduziert oder erhöht wird, werden Zonen in der Verbundplatte geschaffen, die sich über die gesamte Breite der Verbundplatte erstrecken.

Wenn jedoch bei der Verwendung derartiger Düsen die Düsen unterschiedlich gesteuert werden, also die aus den Düsen austretende Menge unterschiedlich eingestellt wird, so können in Längsrichtung der Verbundplatte verlaufende Streifen erzeugt werden, die Zonen unterschiedlicher Belastbarkeit der Verbundplatte schaffen. Insbesondere, wenn diese Düseneinstellung stets gleich verbleibt, erstrecken sich diese unterschiedlichen Zonen jeweils über die gesamte Länge der Verbundplatte. Wenn jedoch diese unterschiedlichen Düsen jeweils nur über eine bestimmte Zeitspanne unterschiedlich große Mengen an Kernmaterial ausgeben, können Streifen unterschiedlicher Länge oder etwa punktuelle Zonen innerhalb des Kerns der Verbundplatte geschaffen werden, die unterschiedliche Materialeigenschaften ha- ben, so dass sehr punktgenau die Belastbarkeit der Verbundplatte an die zu erwartenden Anforderungen angepasst und dabei die Verbundplatte optimal wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass als Kernmaterial ein flüssiger Kunststoff verwendet wird, dem ein Schaumbildner und/oder ein Härter bzw. Katalysator zugegeben wird. Dadurch, dass das Mischungsverhältnis zwischen dem Kunststoff einerseits und dem Schaumbildner bzw. dem Härter andererseits oder auch zwischen allen drei erwähnten Komponenten unterschiedlich eingestellt wird, kann die Eigenschaft des Kerns, beispielsweise seine Festigkeit, unterschiedlich eingestellt werden. Bei Verwendung von mineralischen Fasern hingegen kann die Festigkeit des Kerns vorteilhaft durch die jeweilige Faserdichte zonenweise unterschiedlich eingestellt werden, beispielsweise dadurch, dass während der Produktion der Verbundplatte mehr oder weniger große Fasermengen zwischen die beiden Deckschichten eingebracht werden.

Für typische Anwendungsfälle der Verbundplatte kann vorgesehen sein standardisierte Verbundplatten zu schaffen, bei denen die unterschiedlichen Zonen in einer typischen Anordnung innerhalb der Verbundplatte vorgesehen sind. Auftragsbezogen kann jedoch besonders vorteilhaft das vorschlagsgemäße Verfahren angewendet werden und in diesen Fällen kann eine besonders vorteilhaft weil besonders wirtschaftlich ausgestaltete Verbundplatte geschaffen werden, wenn nämlich für jeden einzelnen Auftrag eine bestimmte Menge von Verbundplatten bestellt wird und seitens des Auftraggebers Klarheit darüber besteht, wie die Verbundplatten montiert werden sollen und welchen zu erwartenden Belastungen sie ausgesetzt sein werden. In diesem Fall können die entsprechenden Daten bei der Produktion der Verbundplatten berücksichtigt werden und die Zonen entsprechend ihrer erforderlichen Belastbarkeit genau dort in den Verbundplatten geschaffen werden, wo sie für diesen spezifischen Anwendungsfall benötigt werden. Auf diese Weise kann ein Großteil der Platten mit einer vergleichsweise wenig belastbaren Ausgestaltung des Kerns versehen werden und mit einer dementsprechend geringen Materialmenge hergestellt werden, so dass eine besonders wirtschaftliche Ausgestaltung der Verbundplatten ermöglicht wird. Dadurch, dass derartige Verbundplatten in den weniger stark belasteten Bereichen, wo der Kern dementsprechend eine geringere Belastbarkeit aufweist, ein vergleichsweise höheres Porenvolumen bzw. Luftkammervolumen aufweisen können, können diese Verbundplatten zudem besonders gute thermische Isolationswerte aufweisen.

Die Erfindung wird anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Verbundplatte und die für diese Verbundplatte errechneten Belastungen;

Fig. 2 eine schematische und perspektivische Ansicht auf eine Anordnung zur Herstellung von Verbundplatten und die

Fig. 3 - 5 unterschiedliche Verbundplatten, in denen

Zonen unterschiedlicher Belastbarkeit angedeutet sind.

In Fig. 1 ist mit 1 insgesamt ein Sandwichelement bezeichnet, welches auch als Verbundplatte 1 bezeichnet ist. Die Verbundplatte 1 weist zwei metallische Deckschichten 2 auf sowie einen Kern 3, der mit den beiden Deckschichten 2 verklebt ist. Die

Verbundplatte 1 ist als Außenwand einer Gebäudekonstruktion vorgesehen und sie ist an drei Trägern 4 gehalten, beispielsweise an horizontal verlaufenden Stahlträgern. Auf die Verbundplatte 1 wirken beispielsweise Windlasten von außen ein als über die gesamte Fläche der Verbundplatte 1 verteilte Druckkräfte. In diesem Fall ergeben sich Querkräfte entsprechend dem geradli- nigen Linienverlauf, wobei dieser Querkraftverlauf jeweils mit Q gekennzeichnet ist. Weiterhin ist die Verbundplatte 1 auf Biegung beansprucht, wobei der entsprechende Biegemomenten- verlauf entsprechend den gewölbten Kurven eingezeichnet ist, die mit B gekennzeichnet sind.

Um die auf die Verbundplatte 1 einwirkenden Kräfte und Momente aufnehmen zu können, ist die Verbundplatte 1 über ihre Höhe in vier unterschiedlich belastbare Zonen aufgeteilt: Eine erste Zone a weist einen hohen Widerstand gegen Schubbruch auf. Eine zweite Zone b weist einen hohen Widerstand gegen Knickversagen auf. Eine dritte Zone c weist einen hohen Widerstand gegen Schubbruch und Knickversagen auf. Dabei sind zwei Zonen a und zwei Zonen b sowie im mittleren Bereich der Verbundplatte 1 eine Zone c vorgesehen. Die dazwischen dargestellten, nicht schraffierten Bereiche des Kerns 3 stellen einen vierten Typ von Zone dar, in welchem die Verbundplatte 1 eine vergleichsweise geringere mechanische Belastbarkeit aufweisen muss. Durch die Aufteilung der Verbundplatte 1 in die Zonen unterschiedlicher Beanspruchungen und durch die daran jeweils angepasste Ausgestaltung des Kerns 3 kann eine besonders wirtschaftliche und thermisch hervorragend isolierende Ausgestaltung der Verbundplatte 1 ermöglicht werden.

In Fig. 2 sind die beiden Deckschichten 2 im Abstand übereinander dargestellt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind diese beiden Deckschichten 2 als quasi endlose Materialbahnen von einem Coil 5 abgezogen. Zwischen die beiden Deckschichten 2 ragt ein linker Sprühbalken 6, an welchem fünf Sprühdüsen 7 vorgesehen sind. Eine Versorgungsleitung 8 versorgt den Sprühbalken 6 und damit die Sprühdüsen 7 mit Material, beispielsweise mit einem Flüssigkunststoff, der zwischen die beiden Deckschichten 2 eingebracht wird und dort aufschäumt. Hierzu sind drei Vorratstanks A, B und C vorgesehen, von denen einer beispielsweise den Flüssigkunststoff enthält, in einem zweiten ein Härter vorgesehen ist und in dem dritten Behälter beispielsweise ein Schaumbildner vorgesehen ist. Durch Ventile 9 kann die Menge für jeden dieser Behälter A, B oder C individuell eingestellt werden, so dass das Mischungsverhältnis zwischen diesen drei Komponenten beliebig eingestellt werden kann und beispielsweise ein Ventil völlig geschlossen werden kann, so dass ausschließlich Flüssigkunststoff und eine der beiden anderen Komponenten verwendet wird. Aus diesem Grund können die Ventile 9 auch als Mischungsventile bezeichnet werden, weil sie das Mischungsverhältnis zwischen den drei erwähnten Komponenten beeinflussen.

Diesen drei Ventilen nachgeschaltet ist in der Versorgungsleitung 8 ein Dosierventil 10 angeordnet, welches die Menge der zum Sprühbalken 6 gelangenden Menge des Kernmaterials be- einflusst. Die beiden Deckschichten 2 werden in einer durch einen Pfeil angedeuteten Produktionsrichtung von den Coils 5 abgezogen. Bei unveränderter Vorschubgeschwindigkeit dieser Deckschichten 2 kann das Raumgewicht des Kerns dadurch be- einflusst werden, dass mittels des Dosierventils 10 die aus den Sprühdüsen 7 austretende Menge an Kernmaterial unterschiedlich gesteuert wird, so dass, über die gesamte Breite der Deckschichten 2 und damit der späteren Verbundplatte 1 hinweg, in Längsrichtung der Verbundplatte 1 unterschiedlich ausgestaltete Zonen des Kerns geschaffen werden können.

Weiter rechts ist in derselben Figur 2 eine Variante des Sprühbalkens 6 angedeutet, bei welcher jeder Sprühdüse 7 eine eigene Versorgungsleitung 8 zugeordnet ist und in jeder dieser Versorgungsleitungen 8 jeweils ein eigenes Dosierventil 10 vorge- sehen ist. Statt dieser Anordnung könnte auch am Sprühbalken

6 selbst, unmittelbar an jeder einzelnen Sprühdüse 7, ein solches Dosierventil 10 vorgesehen sein, so dass über die Breite der Deckschichten 2 verteilt unterschiedliche Zonen im Kern ausgebildet werden können. Bei einer einzigen Versorgungslei- tung 8 und an jeder Sprühdüse 7 vorhandenem Dosierventil 10 würden sämtliche Sprühdüsen allerdings Kernmaterial mit der- selben Zusammensetzung versprühen. Bei der in Fig. 2 rechts dargestellten Anordnung besteht demgegenüber die Möglichkeit, dass jeder der mehreren unterschiedlichen Versorgungsleitungen 8 Material in unterschiedlicher Zusammensetzung zugeführt werden kann, so dass nicht nur eine Beeinflussung der Materialmenge, sondern auch der Materialzusammensetzung über die Breite der Verbundplatte 1 verteilt möglich ist.

Fig. 3 zeigt rein schematisch eine Ansicht auf eine Verbundplatte 1 , wobei die oberste Deckschicht entfernt ist, so dass der Blick auf den Kern 3 frei ist. Dabei ist ersichtlich, dass über die gesamte Breite der Verbundplatte 1 der Kern stets gleich ausgestaltet ist. In Längsrichtung der Verbundplatte 1 jedoch ergeben sich unterschiedliche Zonen, wobei in Anlehnung an Fig. 1 die Zonen höherer Belastbarkeit in Fig. 3 rein beispielhaft mit b bezeichnet sind, während außerhalb dieser höher belastbaren Zonen b der Kern 3 geringer belastbar ist und beispielsweise als Schaum Werkstoff mit einem größeren Porenanteil ausgestaltet ist. Eine Ausgestaltung der Verbundplatte 1 gemäß Fig. 3 kann beispielsweise mit der Produktionsanordnung erzielt werden, die den in Fig. 2 links dargestellten Sprühbalken 6 aufweist.

Fig. 4 zeigt in einer Ansicht ähnlich wie Fig. 3 eine Verbundplatte 1 , bei der zwei Zonen höherer Belastbarkeit über die ganze Länge der Verbundplatte 1 hinweg verlaufen und die Verbundplatte 1 über ihre Breite gesehen unterschiedliche Zonen aufweist. Auch hier sind die Zonen höherer Belastbarkeit mit b gekennzeichnet. Eine solche Ausgestaltung der Verbundplatte 1 kann mit einer Produktionseinrichtung erzielt werden, die den in Fig. 2 rechts dargestellten Sprühbalken 6 aufweist, wobei die aus den Sprühdüsen 7 austretenden Mengen und Zusammensetzungen des Kernmaterials stets gleichbleibend eingestellt sind.

In Fig. 5 ist in einer Ansicht ähnlich den Fig. 3 und 4 eine Verbundplatte 1 dargestellt, bei denen die Zonen b höherer Belastbarkeit nahezu punktuell ausgestaltet sind. Eine solche Ver- bundplatte 1 kann mit einer Produktionseinrichtung hergestellt werden, die den in Fig. 2 rechts dargestellten Sprühbalken 6 aufweist, wobei hier die unterschiedlichen Sprühdüsen 7 zu unterschiedlichen Zeiten für eine bestimmte Zeitdauer mit einer un- terschiedlichen Materialmenge oder einer unterschiedlichen Materialzusammensetzung des Kernmaterials beschickt werden, so dass sehr spezifisch an die vorgesehene Beanspruchung der Verbundplatte deren Belastbarkeit eingestellt werden kann.