具有提高的機(jī)械性能的夾層復(fù)合元件及其制造方法
【專利說明】具有提高的機(jī)械性能的夾層復(fù)合元件及其制造方法
[0001]本發(fā)明涉及具有第一覆蓋層和第二覆蓋層的夾層復(fù)合元件，其中在所述第一覆蓋層和第二覆蓋層之間設(shè)置聚氨酯泡沫芯體。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]EP I 516 720 BI公開了用于制造夾層復(fù)合元件的方法，其具有第一覆蓋層和第二覆蓋層以及在所述覆蓋層之間設(shè)置聚氨酯泡沫芯體。所述聚氨酯泡沫芯體通過在所述覆蓋層之一上施加發(fā)泡的反應(yīng)混合物提供。為了提高由所述發(fā)泡的反應(yīng)混合物制備的聚氨酯泡沫芯體與所述覆蓋層之間的粘附性，提議將聚氨酯基助粘劑施加到所述覆蓋層的內(nèi)側(cè)上。此助粘劑應(yīng)當(dāng)具有400-1200kg/m3的密度和所述助粘劑層的厚度應(yīng)當(dāng)維持在50 Mm-500
Mfl1
[0003]EP 2 412 526 Al公開了制造具有下述結(jié)構(gòu)的夾層復(fù)合元件的另一種方法:其包含兩個(gè)覆蓋層，聚氨酯泡沫芯體位于所述兩個(gè)覆蓋層之間。在此公開文本中同樣提議了將助粘劑層放置在所述泡沫芯體與所述覆蓋層之間以便提高所述覆蓋層與所述泡沫芯體之間的粘附性。
[0004]WO 2010/076118 Al公開了夾層復(fù)合元件，其包含兩個(gè)金屬覆蓋層和設(shè)置在其間的聚氨酯泡沫層，以及含有帶有潛儲熱材料膠囊芯的微膠囊的致密聚氨酯層。這旨在提高所述夾層復(fù)合元件的熱性能。
[0005]夾層復(fù)合元件可以基本上在不經(jīng)歷顯著的機(jī)械載荷下用于建筑物的隔熱。與之相反，較新的建筑物結(jié)構(gòu)使用夾層復(fù)合元件，其例如用于建造工業(yè)建筑物的大廳而本身形成所述建筑物的墻壁元件。因此，所述夾層復(fù)合元件必須能夠承受更大的機(jī)械載荷，例如，以便吸收風(fēng)壓力和風(fēng)吸力。然而，為了實(shí)現(xiàn)這些具有足夠的載荷承載能力的夾層復(fù)合元件，由于構(gòu)造原因而不能形成任意厚度，此外這也是經(jīng)濟(jì)上的缺點(diǎn)。常規(guī)的夾層復(fù)合元件具有例如最大25cm的厚度，其中嘗試使得夾層復(fù)合元件可用于建筑物墻壁建造，所述建筑物墻壁具有的厚度例如僅僅10cm，但是其中保持了優(yōu)異的絕熱性能。
[0006]用于建筑物墻壁建造的夾層復(fù)合元件可以施加在鋼梁之間，從而得到幾乎任意長度的夾層復(fù)合元件。所述夾層復(fù)合元件插入其間的鋼載體相互間不能具有任意大的距離，因?yàn)橹荒苁褂镁哂邢薅ㄩL度的夾層復(fù)合元件，這總結(jié)在所謂的載體寬度表格中?？赡苁┘拥剿鰥A層復(fù)合元件上的風(fēng)力不應(yīng)導(dǎo)致所述元件的過載，其中在確定自由長度時(shí)也必須考慮所述復(fù)合元件的積雪載荷和自重。然而，通常嘗試盡可能地增加鋼梁之間的距離以便減少所要求的鋼梁的絕對數(shù)量和因此降低建筑物的框架密度。例如，當(dāng)使用厚度例如僅大約1cm的夾層復(fù)合元件時(shí)，已知跨度大致4m。然而，目標(biāo)在于提供一種夾層復(fù)合元件，其在相同的厚度下可以實(shí)現(xiàn)更大的跨度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是公開具有提高的機(jī)械性能的夾層復(fù)合元件以及其制造方法。
[0008]基于根據(jù)權(quán)利要求1的前序的夾層復(fù)合元件和基于根據(jù)權(quán)利要求11的已知特征的用于制造夾層復(fù)合元件的方法，通過這些權(quán)利要求各自特征部分公開的特征達(dá)到了此目的。從屬權(quán)利要求中公開了本發(fā)明的有利擴(kuò)展方案。
[0009]本發(fā)明包括在所述泡沫芯體與所述覆蓋層中的至少一個(gè)之間設(shè)置下覆蓋層的技術(shù)特征以便機(jī)械加固所述復(fù)合元件。
[0010]本發(fā)明的在所述夾層復(fù)合元件的至少一個(gè)覆蓋層或甚至兩個(gè)覆蓋層的內(nèi)側(cè)上的下覆蓋層的設(shè)置機(jī)械加固了所述復(fù)合元件，特別地，當(dāng)彎曲載荷施加在所述夾層復(fù)合元件上時(shí)，在所述下覆蓋層設(shè)置在其下的所述復(fù)合元件的覆蓋層中褶皺和皺紋的形成顯著延遲。當(dāng)所述復(fù)合元件經(jīng)歷彎曲載荷時(shí)，例如，所述下覆蓋層可以在設(shè)置于彎曲曲面內(nèi)側(cè)的各個(gè)覆蓋層下面提供。然而，特別地，可以分別在兩個(gè)覆蓋層下面提供至少一個(gè)下覆蓋層。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特別有利的實(shí)施方案，至少一個(gè)下覆蓋層，優(yōu)選兩個(gè)下覆蓋層可以由聚氨酯形成。所述聚氨酯泡沫芯體與所述覆蓋層的材料相比基本上是非常軟的。由此對于直接設(shè)置在所述聚氨酯泡沫芯體上的覆蓋層只產(chǎn)生了低的支撐作用，這取決于低的底板模量和低的底板應(yīng)力。然而，如果比所述聚氨酯泡沫芯體具有更大剛度、硬度和特別是更高彈性模量的聚氨酯下覆蓋層與根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合元件覆蓋層的內(nèi)側(cè)相鄰設(shè)置，則由于達(dá)到了更高的底板模量，所以產(chǎn)生對于所述覆蓋層的機(jī)械支撐作用。當(dāng)所述夾層復(fù)合元件經(jīng)歷機(jī)械載荷時(shí)，例如，位于所述彎曲線內(nèi)的覆蓋層中褶皺和皺紋的形成因此會出現(xiàn)得更遲，即:在顯著更高的載荷下才開始出現(xiàn)。所述褶皺和皺紋的形成特別表現(xiàn)為在位于所述復(fù)合元件彎曲內(nèi)的覆蓋層的波浪形式，使得所述覆蓋層可以迅速地從所述聚氨酯泡沫芯體上分離。此問題也不能通過助粘劑層得以解決，其的確可以提高所述覆蓋層與所述泡沫芯體之間的粘附，但是通過這些非常薄的助粘劑層不能實(shí)現(xiàn)機(jī)械支撐作用。對于所述相鄰覆蓋層較高的底板應(yīng)力僅可以通過比所述泡沫芯體具有更高剛度的聚氨酯下覆蓋層實(shí)現(xiàn)，由此延遲了所述覆蓋層中褶皺和皺紋的形成，從而提高所述夾層復(fù)合元件承受機(jī)械載荷的能力。
[0012]可以看出的另一優(yōu)點(diǎn)在于用于安裝所述復(fù)合元件要求的緊固件數(shù)量可以減少。由于通過所述下覆蓋層實(shí)現(xiàn)的增加的載荷承受能力，可以有利地使用更少數(shù)量的在所述復(fù)合元件中使用的緊固件，例如螺栓、釘子、插銷等。
[0013]所述至少一個(gè)下覆蓋層也可以由聚氨酯形成和至少部分包含玻璃纖維材料，特別是玻璃纖維編織物。在此情況下，所述玻璃纖維材料和特別是所述玻璃纖維編織物可以例如用所述下覆蓋層的聚氨酯浸漬，其中也可以提供包含玻璃纖維材料和用不含聚氨酯的物質(zhì)浸漬的下覆蓋層。
[0014]除了增加所述復(fù)合元件的機(jī)械強(qiáng)度之外，本發(fā)明另外利用玻璃纖維墊的積極性能用于提高夾層復(fù)合元件的燃燒保護(hù)特性。實(shí)現(xiàn)所述夾層復(fù)合元件提高的燃燒保護(hù)特性特別在于所述玻璃纖維墊設(shè)置在所述第一或第二覆蓋層的內(nèi)側(cè)上。原因在于熱影響下的玻璃纖維墊的熔融特性，由此造成所述纖維狀玻璃材料交聯(lián)，和使得所述硬質(zhì)聚氨酯泡沫芯體的材料免受直接的火焰作用，因?yàn)樗稣吵淼娜廴诓Ａ锪媳Ｗo(hù)了所述硬質(zhì)泡沫芯體。特別地，可以發(fā)現(xiàn)防止或至少延遲了所述硬質(zhì)泡沫芯體中裂縫的形成，使得在連續(xù)的火焰沖擊下防止或至少顯著延遲了具有其中引入了本發(fā)明的玻璃纖維墊的夾層復(fù)合元件的燒穿。
[0015]所述玻璃纖維材料可以以玻璃纖維編織物的形式有利地形成，其中編織物(也稱為針織物)描述了由線體系通過在編織機(jī)上形成網(wǎng)眼而工業(yè)制造的物質(zhì)和因此屬于網(wǎng)眼織物。其中可以區(qū)分為瑋編針織物和經(jīng)編針織物。用作所述下覆蓋層的成分的所述玻璃纖維編織物可以具有的厚度大致相應(yīng)于所述下覆蓋層的厚度，使得所述針織物可以具有三維結(jié)構(gòu)。下面描述的聚氨酯下覆蓋層的性能目前也可以有利地與玻璃纖維材料組合使用。
[0016]所述覆蓋層由金屬條，特別是鋼條或鋁條形成是特別有利的。所述復(fù)合元件的第一和第二覆蓋層不是必然必須由相同的材料形成，其中所述第一覆蓋層可以由第一種材料形成和所述第二覆蓋層可以由與所述第一種材料不同的第二種材料形成。例如，所述夾層復(fù)合元件可以一側(cè)上是鋼條和相對第二側(cè)上是鋁條，其中塑料材料也可以用于形成所述覆蓋層。這些塑料材料可以包括例如玻璃纖維材料或碳纖維材料，通常特別是纖維增強(qiáng)的塑料。聚氨酯材料與玻璃纖維材料或碳纖維材料組合使用是特別有利的材料選擇。
[0017]所述聚氨酯下覆蓋層可以有利地比所述聚氨酯泡沫芯體具有更高的質(zhì)量密度。相比于跨整個(gè)橫截面具有提高的質(zhì)量密度的板條，可以使得所述夾層復(fù)合元件具有低的總質(zhì)量，該低的總質(zhì)量由于聚氨酯泡沫芯體較低的密度產(chǎn)生。所述聚氨酯下覆蓋層的質(zhì)量密度特別地可以彼此不同，使得所述聚氨酯層在整個(gè)夾層復(fù)合元件的厚度上可以具有三個(gè)彼此不同的質(zhì)量密度。在下文中，因此僅示例性地給出所述聚氨酯下覆蓋層的質(zhì)量密度彼此相同和標(biāo)記為P 2。
[0018]例如，所述聚氨醋泡沫芯體可以具有30kg/m3-60kg/m3，優(yōu)選35kg/m3-50kg/m3，特別是大約40kg/m3的質(zhì)量密度pi。所述聚氨醋下覆蓋層可以具有例如60kg/m 3-140kg/m3，優(yōu)選80kg/m3-120kg/m3，特別是優(yōu)選100kg/m3的質(zhì)量密度。因此，所述聚氨醋下覆蓋層可以具有的質(zhì)量密度P 2是所述聚氨酯泡沫芯體的質(zhì)量密度P I的1.5倍-4倍，優(yōu)選2倍-3倍，特別是2.5倍的值。
[0019]如果所述下覆蓋層通過玻璃纖維材料實(shí)現(xiàn)，則可以使用上面提及的對于所述聚氨酯下覆蓋層的不同質(zhì)量密度，但是也可以是所述材料和特別地所述下覆蓋層的質(zhì)量密度與所述聚氨酯泡沫芯體的那些無異。在此情況下，實(shí)現(xiàn)了所述下覆蓋層的硬度增強(qiáng)的作用，因?yàn)榫哂邢鄳?yīng)厚度的所述三維玻璃纖維材料提高了機(jī)械性能同時(shí)所述聚氨酯材料則保持不變。然而，優(yōu)選如上所述地調(diào)整僅僅可以包含另外一種玻璃纖維材料的下覆蓋層的質(zhì)量密度。
[0020]根據(jù)所述夾層復(fù)合元件另一個(gè)有利的實(shí)施方案，所述聚氨酯下覆蓋層可以分別具有的厚度相應(yīng)于所述夾層復(fù)合元件厚度的3%-20%，優(yōu)選5%-15%，特別是10%，其中所述夾層復(fù)合元件的厚度為30 mm-250 mm，優(yōu)選80 mm-120 mm，特別是100 mm的值。根據(jù)一個(gè)可行的有利實(shí)施方案，所述夾層復(fù)合元件因此可以具有100 _的總厚度，其中所述聚氨酯泡沫芯體具有80 mm的厚度