DE1704531A1

DE1704531A1 - Verfahren zur Herstellung von spezifisch leichten Koerpern

Info

Publication number: DE1704531A1
Application number: DE19671704531
Authority: DE
Inventors: Rudolf Heller
Original assignee: Oerlikon Contraves AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1966-03-23
Filing date: 1967-03-16
Publication date: 1971-08-26
Also published as: DE1704531B2; US3640787A; GB1118277A

Description

0 OHTH AVES AG, Zürich (Schweiz) ■ ——:——— Schaffhauserstr. 580

Verfahren zur Herstellung von spezifisch leichten Körpern

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf spezifisch leichte. Körper und insbesondere auf ein neuartiges Verfahren zu deren Herstellung.

Es kann sich dabei um die Herstellung einer losen Masse von rundlichen Körnern handeln, die beispielsweise als Zuschlag für Beton, Gipsbrei und andere Vergussmassen zur Herabsetzung des spezifischen Gewichtes, bzw. des Wärmeleitvermögens und / oder zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit oder gegebenenfalls auch zu Verbilligung verwendbar und beispielsweise an Stelle der bekannten Rundlichen und porösen Blähtonkörner verwendbar sind.

Derartige BlähtonkÖrner sind zwar billig und

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haben eine beträchtliche Festigkeit und Formstabilität, sind aber mit ihrem spezifischen Gewicht von 0,9 - 1,5 immerhin noch relativ schwer und haben auch eine entsprechend beträchtliche Wärmeleitfähigkeit. Ausserdem saugen sie sich wie ein Schwamm mit Wasser voll. So dauert es oft sehr lange, bis Gebäudemauern aus Beton mit solchem Zusatzmaterial trocken sind _% und sie können auch bei ungünstigen klimatischen Verhältnissen immer wieder feucht werden. In feuchtem Zustand haben sie übrigens eine ebenso grosse Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität wie Beton ohne derartiges Zuschlagmaterial. Sofern beispielsweise derartige Blähtonkörner als Zuschlagmaterial für Schaumstoffmassen, beispielsweise von Polystyrol oder von aushärtbarem Urethanschaum zur Verbilligung oder zur Festigkeitserhöhung oder zur Verbesserung der Schalldämmung verwendet werden, so vergrössern sie das spezifische Gewicht und das Wärmeleitvermögen der genannten Materialien in derart beträchtlichem Umfang, dass die Verwendung solcher Leichtbaumaterialien fast sinnlos wird.

Eine weitere Verwendungsmöglichkeit einer losen Masse von rundlichen und spezifisch extrem leichten Körnern ist diejenige als Schüttmaterial zum Ausfüllen von Hohlräumen zum Zwecke der Wärmeisolierung an Stelle von Korkschrot oder Ziegelschrot. ve-i-g-fte-%. Diese Materialien sind in erster Linie noch relativ schwer und saugen sich mit Wasser voll, sodass Korkschrot oder andere Körner aus Material pflanzlicher Herkunft zum Verrotten neigen.

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Man benützt darum heute vielfach Gesteinswolle oder Glasfasergespinste, die aber zum Verfilzen und Zusammenbacken neigen und dann ihre guten. Wärmedämmungseigenschaften verlieren. Ausserdem ist solches Faserstoffmaterial vielfach nicht in einfacher Weise in die Hohlräume einbringbar.

In all den geschilderten Anwendungsfällen für ein loses, körniges Material von geringem spezifischen Gewicht, besteht * ein bedeutendes Bedürfnis nach losen, rundlichen Körnern von extrem leichtem Gewicht und entsprechend kleinem Wärmeleitvermögen, die möglichst wenig Wasser aufnehmen, auch bei ungünstigen klimatischen Verhältnissen sich nicht zersetzen oder verrotten, aber gleichzeitig eine relativ bedeutende mechanische Festigkeit und Formstabilität aufweisen, also nicht, wie z.B. Blähglimmer oder geblähte Polystyrolkörner unter geringem Druck zerquetscht werden oder gar unter dem Einfluss gewissen Lösungsmittel wie z.B. Aceton sofort total zerstört werden. ä

Ein wirtschaftlich und technisch noch bedeutenderes Anwendungsgebiet spezifisch lei ehter Körper, wie sie durch die vorliegende Erfindung nach einem neuartigen, vorteilhaften Verfahren wirtschaftlich hergestellt werden sollen, sind Formkörper, bzw. Platten oder andere Fertigbauteile mit einem spezifischen Gewicht in der Grössenordnung von 0,1 - 0,3, einer entsprechend vorzüglichen Wärmeisolierwirkung aber auch einer relativ hohen Eigenfestigkeit und Formstabilität, auch bei übernormalen ·

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Temperaturen. Die Pestigkeitseigenschaften sollten bei solchen Körpern etwa demjenigen von Faserstoff-Kunstliarzpresslingen, Beton - oder Ziegelstein-Wänden oder Körpern entsprechen.

Es ist bekannt, dass solche Anforderungen grundsätzlich am . besten durch Hohlzellstrukturen, bzw. durch Verbundbaukörper mit äusseren festen und dichten Schalen und einer oder mehreren inneren Hohlzellstruktur-Füllungen, gegebenenfalls mit - Armierungseinlage, erfüllt werden können.

Bekannte Hohlzellstruktur-Verbundbaukb'rper enthalten z.B. innere Hohlwabenstrukturen, bestehend aus vorgefalteten und streifenweise verbundenen Karton-, Kunststoff—, oder Metallfolien zur -Bildung von verbundenen 6-kant-Hohlrohren, deren vorher offene Stirnenden mit Aussenschalen oder irgendwelchen Zwischenlagen verleimt sind. Abgesehen davon, dass derartige ¥abenstrukturen nur gegen Zug- und Druckkräfte in Richtung der Wabenachsen, aber wesentlich weniger gut gegen quer dazu gerichtete Verformungskräfte widerstandsfähig sind, ist die Wärmeisolationswirkung solcher Strukturen an sich nicht besonders gut, weil in den Wabenzellen eine ungehinderte Luftkonvektion von der einen zur anderen Stirnabschlussebene möglich ist. Man behilft sich dort, wo die Wärmeisolationswirkung gut sein muss, damit, dass die Wabenstruktur an beiden Stirnseiten mit Schaumstoff- ■ oder Faserstoffplatten verkleidet wird, oder dass die Wabenzellen vor dem Abschliessen mit Schaumstoffmassen gefüllt werden. Die Herstellung von Verbund-Baukörpern mit innerer Hohl-

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waben-Struktur ist aber im allgemeinen nur wirtschaftlich, wenn es sich um ebene, parallelflächige Platten relativ weniger und kleiner Normdicken handelt, weil die stirnseitigen Grenzflächen der Hohlwaben-Anlagen zum voraus genau in der vorgesehenen Form und in den Dimensionen des herzustellenden Verbundbaukbrpers geschnitten werden müssen. In den meisten Fällen versucht man die gewünschte ¥ärmeisolationsfähigkeit und das angestrebte niedrige spezifische Gewicht eines Leichtbaukörpers dadurch zu erreichen, dass ein Formhohlraum für einen weitgehend beliebig gestalteten Guss- oder Presskörper mit einer aufschäumbaren Masse oder blähbarem Material gefüllt wird und in der geschlossenen Form geschäumt oder gebläht und nachher einigermassen verfestigt wird. Es seien dazu als Beispiel für eine in der Form geschäumte, zuerst flüssige Kunststoffmasse Poly-Urethan und als Beispiel für ein in der Form unter Wärmeeinwirkung extrem blähbares Kunststoffgranulat Polystyrol, bzw. "Styropor" genannt. J

Die Verwendung von Polyurethanen führt zwar zu einer relativ formstabilen und tragfähigen Kleinzellstruktur, sofern die Temperatur nie wesentlich über 50° C ansteigt. Sobald aber dies der Fall ist, tritt eine Erweichung des Materials und eine eventuell gefährliche Gasexpansion ein. Polystyrol ist zwar bis·zu Temperaturen von ca. IM)⁰ C ausreichend beständig, seine mechanische Festigkeit und Formstabilität ist aber auch bei niedrigen Temperaturen viel zu gering, als dass solches Material für tragende Konstruktionen oder als mechanischen

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Beanspruchungen ausgesetzte Platten verwendbar sein könnte. Nur in Fällen, wo solches Material allseitig mit massiven Platten verkleidet wird, ist es teilweise brauchbar. Diese Uebelstände können auch dadurch nicht behoben werden, dass in das Schaumstoffmaterial Einschlusskörper grösserer Festigkeit wie z.B. geblähte Tonkörner, eingebettet werden.

Weiterhin ist schon der Vorschlag gemacht 'worden, Hohlzellstrukturen in der Weise herzustellen, dass eine Mischung von starrwandigen Hohlkugeln und flüssigem, aushärtbarem Bindemittel in einem Formhohlraum eingebracht wird, der beispielsweise mindestens zum Teil mit einer die Schale des herzustellenden Zellstruktur-Baukörpers zu bilden bestimmten Folie ausgekleidet ist und dass die genannte Hohlkugelmasse im Formhohlraum einem Pressdruck ausgesetzt wird, der so lange aufrecht erhalten wird, bis das Bindemittel ausgehärtet ist. Es hat sich gezeigt, dass es nicht leicht ist, stabile Hohlkugeln massenweise zu tragbaren Kosten herzustellen und ausserdem neigt bei der Verwendung glattwandiger und einigermassen formstabiler Hohlkugeln die flüssige Bindemittelmasse dazu, beim Aneinanderpressen der Hohlkugeln von den Anpress-Stellen in die frei bleibenden Hohlräume auszuweichen, sodass die Verbindung zwischen den Kugeln ungenügend fest werden.

Die Erfindung geht nun neue Wege um spezifisch leichte Körper der angestrebten günstigen Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Formstabilität sowie Widerstandsfähigkeit gegenüber

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chemischen und atmosphärischen Einflüssen zu schaffen.

Erfindungsgemäss ist ein Verfahren zur Herstellung von spezifisch leichten Körpern auf der Basis von Schaumstoffmaterial dadurch gekennzeichnet, dass eine lose Masse von rundlichen Schaumstoffkörnern mit flüssiger, aushärtbarer Bindemittelmasse bis zur annähernd vollständigen Oberflächenbenetzung aller Körner und anschliessend mit Peststoffpulver bis zur annähernd vollständigen Ueberdeckung der Bindemittel—Hüll— ^

schichten aller Körner vermischt wird, derart, dass eine trockene, lose Masse von rundlichen Schaumstoffkörnern mit je einer Mantelschale aus erhärtbarem Bindemittel und aussen daran haftendem, bzw. darin mindestens teilweise eingebettetem Peststoffpulver entsteht.

Zur Herstellung einer losen Masse von rundlichen, extrem leichten und hartschaligen Körnern, wie sie als Zuschlagmaterial

für Vergussmassen oder als Schüttmaterial zur Ausfüllung von ^ Hohlräumen in einleitend geschilderter Weise aber z.B. auch als Füllkörper für Luftfilter oder Luftbefeuchter in Klimaanlagen verwendbar sind, wird die erfindungsgemäss vorbereitete trockene und lose Masse von ummantelten Schaumstoffkörnern vorzugsweise in losem und bewegtem Zustand dem Einfluss von Wärme, beispielsweise einem Warmluftstrom zur Aushärtung der Bindemittelschale ausgesetzt. Man erhält dabei rundliche Körner mit je einer geschlossenen Schale aus erhärtetem Bindemittel und darin eingebettetem Feststoffpulver. Es ist vorteilhaft,

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wenn im Innern der Schalen die ursprünglichen Schaumstoffkörnern erhalten bleiben, veil sie die dünnen Schalen innen zusätzlich abstützen und gegen Zerstörung unter dem Einfluss örtlicher Druck- oder Stossbeanspruchungen schützen. Sofern aber beispielsweise unter dem Einfluss von Uebertemperatur oder gewissen Chemikalien in einzelnen oder vielen Schalen das Schaumstoffkorn zerstört wird, vermögen die dann hohlen Schalen der Körner die ihnen zugewiesene Punktion doch noch zu erfüllen.

Es ist also erfindungsgemäss ein loses, rieselfähiges Schaumstoff-Granulat, das allen oben genannten Anforderungen genügt, dadurch gekennzeichnet, dass es aus runden Schaumstoffkörnern, vorzugsweise maximal geblähten, rundlichen Polystyrolkörnern besteht, deren jedes mit einer dünnwandigen, geschlossenen Rundschale aus erhärteten Kunstharzmaterial mit darin eingebetteten, bzw. aussen daran festhaftendem Feststoffpartikelchen versehen ist. In einem derartigen Granulat sind folgende Merkmale vereinigbar:

a) Niederes Baumgewicht in der Grosse von max. 300 kg/m3 vorzugsweise max. 100 kg/m3.

b) Beträchtliche Druckfestigkeit und Pormstabilität der einzelnen Körner zum Zwecke der Verhinderung deren Zerstörung beim Pressen der Masse und beim Fördern derselben und Mischen derselben zusammen mit anderen Materialien wie z.B. Betonmasse.

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c) Beständigkeit gegenüber ungünstigen klimatischen "Verhältnissen wie Feuchtigkeit und grosse Temperatur Schwankungen, und Luftverunreinigungen.

d) Geringe Anfälligkeit gegen Mikroben, Insekten und anderen biologischen Schädlingen.

Zur Herstellung von einstückigen Zellstrukturkörpern mit geringem spezifischem Gewicht, aber relativ hoher Druckfestig- ^ keit und Formstabilität sowie hoher Beständigkeit gegen klimatische und ehemische Einflüsse wird zweckmässigerweise die trockene und lose Masse von ummantelten Schaumstoffkörnern unter Aushärtung des Bindemittels zu einer Hohlzellstruktur mit verbundenen, ausgehärteten, polyedrischen Zellwänden und dem Material je eines ursprünglichen Schaumstoffkernes, vorzugsweise des zusammengepressten, aber sonst unveränderten Schaumstoffkornes selbst, als Zellkammerinhalt verpresst.

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Vorzusweise ist ein so hergestellter Zellstrukturkörper dadurch gekennzeichnet, dass miteinander zu einer einstückigen Struktur verbundene, bzw. ineinander übergehende und praktisch geschlossene Zellkammerwände, bestehend aus ausgehärtetem Bindemittel, vorzugsweise Kunstharz, z.B. auf Epoxy-Basis, und darin eingebettetem Feststoffpulver, vorzugsweise mineralischer Art, z.B. Quarz oder Kreidepulver, dessen Korndimensionen zur Hauptsache nur wenig unter der mindestens 0,05 mm betragenden Zellkaramerwandstärke liegen, polyedrische Zeil-

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kammern umschliessen, deren drei Dimensionen einander annähernd gleich sind und vorzugsweise je etwa im Bereich von 2 - 8 mm liegen.

Es ist leicht verständlich, dass ein derartiger Zellstrukturkö'rper eine vorzügliche Festigkeit und Formsteifigkeit in allen Beanspruchungsrichtungen aufweist, die mit derjenigen von Beton und Ziegelsteinen vergleichbar 'ist, dabei ein sehr geringes Raumgewicht und ein entsprechend geringes ¥ärmeleitveimögen hat und, sofern ein qualitativ hochwertiges und mindestens bis zu Temperaturen von 200 - 300° C beständiges Bindemittel für die Herstellung der Zellkammerwände verwendet worden ist, auch bei übernormalen Umgebungstemperaturen und intensiver Sonneneinstrahlung ihre Festigkeit und ihre Form beibehält. Ausserdem ist eine derartige Zellstruktur nicht feuchtigkeitsempfindlich, bildet keinen Nährboden für Mikroorganismen und wird von Tieren, insbesondere Insekten z.B. Thermiten nicht gefressen.

Als rundliche Schaumstoffkörner werden mit Vorteil lose, mehr oder weniger stark vorgeblähte Polystyrolkörner, beispielsweise einer Korngrösse von 2-8 mm 0 verwendet. Blähfähiges Polystyrol ist z.B. in Granulatform unter der geschützten Bezeichnung "Styropor" im Handel und kann in heissem Wasser oder Heissdampf bis zu einem Litergewicht von weniger als O₉Ol kg

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gebläht werden. Venn das "Polystyrolgranulat" in einem unbegrenztem Raum gebläht wird, entstehen einzelne Schaumstoffkörner mit einer annähernd kugeligen oder eiförmigen Gestalt und ziemlich glatter Oberfläche. Derartige geblähte Polystyrolkörner bilden ausgezeichnete Värmeisolatoren und sind hydrophob, d.h. sie nehmen praktisch kein Vasser auf und sind, ausgenommen gegen^pezifisehe Lösungsmittel - wie Aceton - sehr beständig, insbesondere gegen Vasser oder biologisch-organische Zersetzungseinflüsse., solange die Temperatur nicht über 100° C M ansteigt. Bei höheren Temperaturen oder bei der Einwirkung von spezifischen Lösungsmitteln fallen sie zu einem geringen Materialrest zusammen» Im XJebrigen sind Polystyrolkörner nicht sehr gut brennbar, d.h. sie erlöschen im allgemeinen von selbst, wenn sie in Brand gesetzt werden.

Die an sich mangelnde Formstabilität, bzw. die mangelnde mechanische Festigkeit der geblähten Polystyrolkörper ist zur

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Realisierung des vorstehend definierten Erfindungsprinzipes ^

günstig oder gar Voraussetzung. Venn nämlich die an der Oberfläche mit flüssigem Bindemittel benetzten und anschliessend durch Zumischen voDL trockenem Feststoffsand oder Pulver mit einer "trockenen Feststoffpulverhülle versehen werden und dieses Gemisch einem Pressdruck ausgesetzt wird, werden die ur-Sprünglich rund geformten Polystyrolkörner zu Polyedern deformiert, die miteinander auf relativ grossen Flächenbezirken in Kontakt stehen. Die Feststoffpartikelchen werden dabei teilrweise in die elastisch nachgiebige. Oberfläche der.Polystyrol—

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küriier' hiiieiiigedrüekt, so dass das Üiiidemittöl nid lit zur Seite getrieben werden kann, sondern zwischen den Peststoffkörnern nach aussen quillt. Dabei entsteht eine Mischung von Bindemittel und Peststoffpartikeln, und diese Mischung härtet unter Värmeeinfluss zu einer einstückigen polyedrisehen Hohlzellstruktur von bedeutender mechanischer Festigkeit aus.

Als feinkörniges Peststoffmaterial eignet'sich besonders gut . Quarzsand mit einer Körnung von 0,01 -0,2 mm 0. Aber auch andere mineralische Gesteinspulver entsprechender Körnung, z.B.

Kreide

imprägniertes -mehl oder Mahlprodukte von Keramikbruchstücken können verwendet werden. Als Bindemittel eignet sich vor allem Epoxyharz, das in flüssiger Form mit zugemischtem Härter verwendet und unter dem Einfluss erhöhter Temperatur mehr oder weniger schnell aushärtet. Wesentlich ist, dass das verwendete Bindemittel sich mit dem verwendeten Peststoffpulver und dem verwendeten Schalungsmaterial innig verbindet und zur Bildung von dünnen, aber mechanisch sehr stabilen Hartschichten geeignet ist. Es ist für gewisse Anwendungsfälle auch vorteilhaft, ein Metallpulver, z.B. Aluminiumpulver, als

feinkörnigen Peststoff zu verwenden, besonders dann, wenn ein etwas höherer Wärmedurchgang durch den fertigen Zellstruktur-Baukörper erwünscht ist, oder beispielsweise zur besseren Schallisolation ein höheres spezifisches Gewicht.

Mit einer Körnung von ca. 0,1 mm 0 des Peststoffpulvers wird man unter Verwendung von verhältnismässig wenig Bindemittel auch eine Durchschnittsdicke der ausgehärteten Hohlzellstruktur

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von dieser Grössenordnung und damit eine gute mittlere Festigkeit derselben erreichen» Bei Verwendung von feinstkörnigem Peststoffmehl und noch knapperer Bemessung der flüssigen Bindemittelmenge ergibt sich eine entsprechend geringere, leichtere, aber auch weniger widerstandsfähige Hohlzellstruktur. Umgekehrt führt die Verwendung von Feststoff gröberer Körnung, z.B. 0,2 - 0,4 mm und von etwas zäherem Bindemittel in grösserer Menge zu einer entsprechend dickwandigeren und festeren, aber schwereren Hohlzellstruktur. Die zum Aushärten erforderliche J£ Erwärmung der dem Pressdruck ausgesetzten Schaumkörpermasse im Formhohlraum kann in einem Ofen erzeugt werden oder beispielsweise nach dem Prinzip der Diathermiegeräte im hochfrequenten elektrischen Wechselfeld.

Veil bei der Aushärtung von Epoxyharzen zusätzliche Wärme frei wird, und diese Wärme von den Schaumstoffkörner nur sehr langsam aufgenommen wird und dabei wegen der kleinen Wärmekapazität der Körner relativ schnelle Temperaturanstiege bewirkt werden, % genügt es vielfach, eine gepresste Masse der ummantelten Schaumstoffkb'rnör von aussen her zu erwärmen, um danach das Fortschreiten, der thermischen Harzaushärtung bis ins Innere der Masse zu bewirken.

Im allgemeinen ist vorzusehen, dass beim Fressen der losen Masse von Schaumstoffkörnern mit doppeltem Mantel aus nicht ausgehärteten Bindemitteln und daran haftenden Feststoffpulvern das Volumen der Körnermasse unter Einwirkung eines Pressdruckes

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von mindestens 1 aiii auf höchstens 75 fo, vorzugsweise 50 - 60 fo des ursprünglichen Wertes vermindert wird.

Es ist ohne Schwierigkeiten möglich, in die bewegliche Masse von mit Bindemittel umhüllten Schaumstoffkörnern vor dem Verpressen relativ zu den Körnern grosser dimensionierte Feststoffkörper, z.B. geblähte Tonkörper, aus spezifisch schwerem Material als Einschlusskörper einzubetten und beim Verpressen mit der entstehenden Hohlzellstruktur zu integrieren. Vor allem aber ist es vorteilhaft, die Masse von ummantelten Schaumstoffkörnern während ihrer Verpressung in der Form mit flächigem, widerstandsfähigen und beispielsweise glattem, ansprechend gefärbtem Deckmaterial in Gestalt von Platten, Blechen, Folien, Matten, z.B. kunstharzimprägnierten Glasfaser- oder Asbestmatten, zu integrieren, wobei es gegebenenfalls vorteilhaft ist, diese Teile vor dem Einbringen in idie Form mit flüssigem Kunstharz zu benetzen. Ebenso können in der Masse während dem Verpressen Verbindungskörper, z.B. Türbeschlägeteile, Schraubbzw, Steckorgane usw., Stütz- oder Armierungskörper ganz oder wenigstens teilweise eingebettet und damit integriert werden. Anderseits kann eine Hohlzellstruktur der erläuterten Art nach erfolgter Fertigpressung mit flächigem Deckmaterial in Form von Platten, Blechen, Folien, Matten usw. beklebt werden.

Pressformteile oder Einschlüsse wie Kernrohre, die beim Verpressen nicht mit der entstehenden Hohlzellstruktur integriert werden sollen, sind mit entsprechenden Schutz-Substanzen auf der

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Basis von Silikon oder Teflon (gesch. Bezeichnung)zu behandeln. So ist es z.B. möglich, im Formhohlraum Böhr,en als Kerne einzusetzen, durch welche Varmluft oder warme flüssigkeiten zum Aushärten der Bindemittelmasse in der Hohlzellstruktur geleitet werden können. Ueberhaupt sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung praktisch alle bekannten Massnahmen der Formpresstechnik anwendbar.

Die Erfindung bezieht sich auch auf einen nach dem erfindungs- ^ gemässen Verfahren hergestellten Zellstruktur-Presskörper, der dadurch gekennzeichnet ist, dass miteinander festverbundene, polyedrische und praktisch geschlossene Zellkammerwände, bestehend aus ausgehärtetem Bindemittel mit darin eingebettetem Feststoffpulver je entweder ein Schaumstoffkorn oder mindestens das Material eines solchen enthalten. Ob in den Zellkammern die ursprünglichen, entsprechend polyedrisch deformierten Schaumstoffkörner oder nur noch deren beim allfälligen Ueberhitzen oder beim Einwirken von Lösungsmittel übrigbleibenden Jj Materialreste enthalten sind, ist ohne wesentliche Bedeutung, indem die Zellwände die Materialfestigkeit im wesentlichen bestimmen.

Der erfindungsgeniässe Zellstruktur-Presskörper kann direkt bei seiner Verpressung oder nachträglich mit flächenhaftem Deckmaterial, wie z.B.- Aluminium- oder Stahlblech-, aber axch mit Asbestzement- oder irgendwelchen Faserstoff-Kunstharz-Platten, bzw. Folien, überhaupt mit irgend welchen Schutzbelägen

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öder Folien verklebt werden oder auch in Schalen aus solchen Materialien eingeklebt werden. Dabei wirken z.B. Alu- und Stahlblech- oder Asbestzement-Beläge, aber auch Glasfaser-verstärkte Kunstharzfolien wie eine Armierung, indem diese Materialien dem ganzen Verbund-Baukörper nicht nur eine weitgehend unverletzliche Oberfläche geben, sondern auch die Zug- und Biegefestigkeit der Hohlzellstruktur bedeutend verbessern.

Ebenso können bereits beim Pressen der Hohlzellstruktur oder nachher darin Verbindungs- oder Stützkörper, z.B. Türbeschläge, Verbindungsglieder etc. eingebettet und verankert werden.

Mit gewissem Vorteil können auch wellig oder kantig gerippte Profilplatten verwendet werden. Die mechanische Festigkeit, die Wärmeisolierfähigkeit und die Schallisolationsfähigkeit, die Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und andere Korrosionseinflüsse können nach den besonderen Wünschen in so mannigfacher Weise angepasst werden, dass erfindungsgemässe Zellstruktur-Baukörper selbsttragende Wandelemente, Fenstersimse, Türen und Türumrahmungen, Schwellen, Bodenelemente, Deckenelemente, Tischplatten, als Ersatz für Tischlerplatten, aber auch als Bedachungsplatten verwendbar scheinen. Auch im Maschinen- und Apparatebau oder auf dem Gebiete des Fahrzeugbaus sind erfindungsgemässe Zellstrukturbaukörper dank ihrer hohen Festigkeit und ihres geringen Gewichtes verwendbar.

Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren und ein Ausfüh-

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rungsbeispiel eines nach dem Verfahren hergestellten Baukörpers sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: Ein Beispiel für die Ausführung des ersten-Verfahrensschrittes, nämlich die Benetzung von geblähten Polystyrolkörnern mit härtbarer Epoxyharz-Flüssigkeit.

Fig. 2: Ein Beispiel für die Ausführung der zweiten Verfah-

rensstufe, nämlich die Umhüllung der vom Bindemittel benetzten Polystyrolkörpern mit pulverigem Feststoff.

Fig. 3: Die Herstellung eines Zeilstrukturbaukörpers in der Pressform.

Fig. 4: Einen vergrösserten Ausschnitt aus der erzielten ¥andstruktur.

Gemäss Fig. 1 werden in einen mit einem Rührwerk versehenen , J Mischbehälter 1 aus einem Gefäss 2 geblähte Polystyrolkörper von rundlicher Form und einem Litergewicht von ca. 5 - 10 g eingebracht· Ihr Durchmesser wird im Mittel 3 - 6 mm betragen. Auf ca. 10 - 15 1 solcher Polystyrolkörner werden aus einem Gefäss 3 0ine Menge von ca. 250 - 300 g Epoxyharz-Flüssigkeit, z.B. Araldit (geschützter Name) mit vorgeschriebenem Härtezusatz zugemischt und das Ganze innig vermischt, bis alle Polystyrolkörper gleichmässig mit einer Bindemittelschicht 30 benetzt sind. Es werden je nach der Menge der zugesetzten Bindeini ttelflüssigkeit und je nach deren Zähigkeit dünnere oder

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dickere Bindemittelschichten auf den Polystyrolkörpern er-• zeugt. Im Mittel soll diese Bindemittel-Schichtdicke ca. 0,08 - 0,25 mm betragen. Gemäss Fig. 2 wird anschliessend aus einem Sack 4 in den Mischbehälter 1 eine Menge von feinkörnigem Quarzsand 40, ev. auch von anderem Mineralsand, z.B.

Kreide

imprägniertes ' ^pulver oder auch Metallpulver, z.B. Aluminiumpulver einer Korngrösse von 0,05 - 0,25 mm, d.h. etwa gleich der Dicke der Bindemittelschicht 30 beigemischt, welche ausreicht, um die mit flüssigem Bindemittel benetzten Polystyrolkörner 10 vollständig mit einer äusserlich trockenen, feinkörnigen Sandschicht 40 zu umhüllen, deren Körner einzeln im Bindemittel 30 kleben.

Wenn die so. hergestellten doppelt ummantelten Polystyrolkörner zur Aushärtung der Bindemittelschicht mit den anhaftenden, bzw. zum Teil eingebetteten Peststoffpartikeln zur Aushärtung des Bindemittels einem Warmluftstrom ausgesetzt werden, so ergeben sich runde, extrem leichte Zellkörner mit dünnen, harten Schalen und diese sind als Zuschlagmaterial für Vergussmassen als Schüttmaterial zum Ausfüllen von Hohlräumen oder als Zellen¹-material zur Luftreinigung oder Luftbefeuchtung verwendbar. Eine so hergestellte lose Masse von mit Bindemittel benetzten und einer Hüllschicht von Feststoffpulver versehenen Polystyrolkörnern eignet sich aber vor allem auch als Füllmaterial zur Herstellung einer Sandwich-Bauplatte gemäss Fig. 3.

In einem durch die zusammenpassenden Formteile 51, 52 gebildeten Formhohl'raum sind übereinander ein unteres Metallblech 61,

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Kernrohre 62, eine Füllmasse 60 in Form geblähter, mit Bindemittel benetzter und von körnigem Feststoffpulver umhüllten Polystyrolkugeln sowie ein oberes Metallblech 63 eingebracht worden. Die Deckbleche 61, 63 sind vorher mit Bindemittel zu benetzen. Das Ganze wird auf weniger als die Hälfte des ursprünglichen Volumens zusammengepresst, wozu ein Pressdruck von ca. 1 - 5 kg/cm2 ausreicht, wenn die Plattendicke etwa 6 cm beträgt. Die elastisch nachgiebigen Polystyrolkörner werden dabei zu flächig aneinander anliegenden Polyedern verformt. Dabei wird das plastisch flüssige Bindemittel 30 zwi- ^ sehen den Feststoffkörnehen 40 herausgepresst, so dass die Feststoffkörnchen 40 vollständig in das Bindemittel 30 eingebettet werden. Anderseits verhindern die teilweise in das weiche Polystyrol 20 eindringenden Sandkörner 40 das Wegquetschen des Bindemittels. Unter Aufrechterhaltung des Pressdruckes werden die Form 51 - 52 sowie die eventuelle Kemröhre beheizt, so dass der Forminhalt erwärmt wird, beispielsweise auf 50 - 90° C und dabei das Bindemittel voll aushärtet. Es entsteht auf diese Weise eine einstückige, polyedrische Hohl- ™ zellstruktur, die auch mit den Blechplatten 61, 63 integral verklebt ist. Die direkt an die Füllmasse angrenzenden Flächen der Formteile 51, 52 und gegebenenfalls auch der Kernrohre sind mit Trennsubstanzen, z.B. Silikonfett oder dgl., behandelt worden, damit diese Teile leicht wieder gelöst werden können. Es kann vorgesehen sein, nach dem Aushärten des Bindemittels den Forminhalt kurzzeitig auf.eine grössere Temperatur von beispielsweise 130° C zu erhitzen, wobei die bisher gebildeten

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Hohlzellen satt ausfüllenden Polystyrolkörner zusammenfallen und ihre elastische Spannkraft verlieren.

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Claims

A N S P B U E G H E

f· Verfahren zur Herstellung von spezifisch leichten Körpern, auf der Basis von Schaumstoffmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass eine lose Masse von rundlichen Schaumstoffkörnern mit flüssiger, aushärtbarer Bindemittelmasse bis zur annähernd vollständigen Oberflächenbenetzung aller Körner und anschliessend mit Peststoffpulver bis zur annähernd vollständigen Ueberdeckung der Bindemittel—Hüllschichten aller Körner vermischt

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wird, derart, dass eine trockene, lose Masse von rundlichen - *■ Schaumstoffkörnern mit je einer Mantelschale aus erhärtbarem Bindemittel und aussen daran haftendem, bzw. darin mindestens teilweise eingebettetem Peststoffpulver entsteht.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, zur Herstellung einer losen Masse von rundlichen hartschaligen Körnern, dadurch gekennzeichnet, dass die trockene und lose Masse von ummantelten Schaumstoffkörnern in losem und bewegtem Zustand dorn Einfluss % von Wärme zur Aushärtung der Bindemittelschale ausgesetzt
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, zur Herstellung von einstückigen Zeilstrukturkörpern mit geringem spezifischen Ge- , wicht, aber relativ hoher Druckfestigkeit und Formstabilität,

• dadurch gekennzeichnet, dass die trockene und lose Masse von umm*ntelten, Schaumstoffkörnern unter Aushärtung des Binde- -mittels zu einer Hohlze11struktur mit verbundenen, ausgehärteten.

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polyedrischen Zellwänden und dem Material je eines ursprünglichen Schaumstoffkornes als Zellkammerinhalt verpresst wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass als rundliche Schaumstoffkörner lose, geblähte Polystyrolkörner verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 — 4, 'dadurch gekennzeichnet, dass Feststoffpulver mineralischer Natur verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass Metallpulver als Peststoffpulver verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die losen, doppelt ummantelten Schaumstoffkörner in einem Warmluftstrom gehärtet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der losen Masse von ummantelten Schaumstoffkörnern beim Verpressen durch Anwendung von entsprechend hohem Pressdruck auf höchstens 75 % vermindert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die lose Masse ummantelte Schaumstoffkörner vor dem Verpressen Feststoffkörper aus spezifisch schwererem Material als Ein-8calueskörp*r eingebettet werden. .

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10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lose Masse von ummantelten Schaumstoffkörnern während ihrer Verpressung in der Form mit flächigem Deckmaterial in Gestalt von Platten, Blechen, Folien, Matten und dgl. integriert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Masse von ummantelten Schaumstoffkörnern während ihrer Verpressung Verbindungs- und / oder Stützkörper mindestens teilweise eingebettet und verankert werden.
12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlzellstruktur nach Fertigpressung mindestens auf einem Teil ihrer Aussenflachen mit flächigem Deckmaterial in Form von Platten, Blechen, Folien, Matten und dgl. beklebt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Masse von ummantelten Sehaumstoffkörnern während der Verpressung Armierungskörper zur Festigkeitserhöhung integriert a werden.
14. Nach dem Verfahren gemass Ansprüchen 1-2 hergestellte lose Masse von rundlichen, hartschaligen Körnern mit einem Schaumstoff kern oder dessera Material als Inhalt der Schale. '
15. Loses, rieselfähiges Schaumstoffgranulat nach Anspruch 14. dadurch gekennzeichnet, dass es aus rundlichen Sehaumstoffkörnern besteht, deren jedes mit einer dünnwandigen, ge-

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schlossenen Rundschale aus erhärtetem Kunstharz, mit darin eingebetteten, bzw. aussen daran festhaftenden Peststoffpartikeichen versehen ist.
16. Nach dem Verfahren gemäss Ansprüchen 1 bis 13 hergestellter Zellstrukturkörper, dadurch gekennzeichnet, dass miteinander festverbundene, polyedrische und praktisch geschlossene Zellkammerwände, bestehend aus ausgehärtetem'Bindemittel mit darin eingebettetem Peststoffpulver je entweder ein Schaumsotffkorn oder mindestens das Material eines solchen enthalten.
17. ZeIstrukturkörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass miteinander zu einer einstückigen Struktur verbundene, ineinander übergehende und praktisch geschlossene Zellkammerwände, bestehend aus ausgehärtetem Bindemittel (30) und darin eingebettetem Peststoffpulver (40), dessen Korndimensionen zur Hauptsache nur wenig unter der mindestens 0,05 mm betragenden Zellkammer-¥andstärke liegen, polyedrische Zellkammern (60) umschliessen, deren drei Dimensionen einander annähernd gleich sind.
18. Zellstrukturkörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellkammerwände aus erhärtetem Bindemittel mit Peststoffpartikeln als Einschlussmaterial bestehen.

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19. Zellstrukturkörper nach Anspruch 16, dadurch" gekennzeichnet, dass die Zellstruktur mit äussern und / oder inneren Deck- . und Zwischenschichten zu einem Verbundkörper integriert ist.
20. Ze11Strukturkörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellstruktur mit äusseren und / oder inneren Armierungsteilen erhöhter Zug- und Biegefestigkeit integriert ist,
21. Zellstrukturkörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zellstruktur Verbindungs- und / oder Stützkörper verankert sind.
22. Ze11strukturkörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeilstruktur relativ zu den Hohlzellen gross dimensionierte Festkörpereinschlüsse enthält.
23. Zellsirukturkörper nach Ansprüchen 16-22, dadurch gekennzeichnet, dass er als in sich selbst massives, formfestes, und wetterfestes Fertigbauteil zum Zusammenbau mit anderen oder gleichartigen Bauteilen im Hausbau ausge-' bildet ist.

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