Flächenhafte Grenzschichtverbindung und Verfahren zu deren Herstellung

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine flächenhafte Grenzschicht­verbindung zweier Körper 1 und 2. Der Körper 2 besteht aus einem gießfähigen Material. An der Oberfläche 4 des ersten Körpers 1 ist ein aus synthetischen, permanent fixierten Filament-Garne hergestelltes Strukturmate­rial 5 fest angeordnet, dessen Strukturelemente 7 in das Material des zweiten Körpers 2 beim Gießen einge­bettet oder eingebunden werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine flächenhafte Grenzschicht­verbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu deren Herstellung.

[0002] Wenn zwei Körper, die unterschiedliche Materialkonstan­ten aufweisen, flächig, aneinander anliegend miteinan­der verbunden sind, wird im Laufe der Zeit häufig diese Verbindung durch Belastungen, Kräfte, Spannungen und dergleichen gelockert. Dies ist insbesondere auf unter­schiedliche physikalischen Materialkonstanten zurückzu­führen. Dieses Problem tritt beispielsweise bei der Ver- oder Bekleidung, Beplankung, Verblendung oder Abdeckung der Innen- oder Außenflächen von Betonbau­werken auf.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flächen­hafte Grenzschichtverbindung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine optimale Sicherheit und Festigkeit der flächenhaften Verbindung zweier Körper unterschiedlicher Materialbeschaffenheit ermöglicht.

[0004] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an der Ober­fläche des ersten Körpers ein, aus einem gewebten, gewirkten oder gestrickten textilen Flächenmaterial aus synthetischen, permanent fixierten Filament-Garnen her­ gestelltes Strukturmaterials fest angeordnet ist, dessen Strukturelemente vom Material des zweiten Kör­pers durchdrungen und in diesem fest eingebettet oder eingebunden sind.

[0005] Durch diese flächenhafte Grenzschichtverbindung erfolgt eine Verkrallung oder Verwurzelung des ersten Körpers an dieser Grenzfläche im Material des zweiten Körpers. Wenn der erste Körper ein Festkörper ist, der beispiel­weise aus Holz, Metall, Keramik oder dergleichen be­steht, ist mit Vorteil das Strukturmaterial an der Verbindungsoberfläche angeklebt. Es stehen Kleber zur Verfügung, mit denen das flächenhafte Strukturmaterial mit großer Haftfestigkeit am ersten Körper festgelegt werden kann. Bekanntlich treten bei derartigen Verkle­bungen durch Überbelastungen im Material Risse oder Beschädigungen an anderen Stellung als an der Klebe­stelle auf.

[0006] Wenn der erste Körper aus einem Kunststoff, insbeson­dere aus einem faserverstärkten Kunststoff, wie bei­spielsweise GFK besteht, ist mit Vorteil das Struktur­material mit seinem flächenhaften Abschnitt in den Kunststoff des ersten Körpers eingebettet.

[0007] Mit Vorteil sind die Strukturelemente des Strukturmate­rials als Näpfchen oder Kegelstümpfe mit kreisförmigem oder polygonalem, insbesondere sechseckigem Querschnitt ausgebildet.

[0008] Bei einer anderen Ausführungsform sind die Strukturele­ mente als vorspringende Stege ausgebildet.

[0009] Das Strukturmaterial ist bei einer Ausführungsform ein mit Kunstharz inprägniertes Kettgewirke, welches zu einem klebefreien Halbzeug, dem Prepreg vorgetrocknet und durch Tiefziehen unter Wärme verformt ist. Ent­sprechend der Ausführung des Formwerkzeugs werden Strukturen erhalten, wie beispielsweise Näpfchen mit rundem oder sechseckigem Querschnitt, Stege oder mit beliebigen anderen geometrischen Formen.

[0010] Bei einem anderen Strukturmaterial handelt es sich um einen strukturierten Werkstoff. Gewebtes, gewirktes oder gestricktes, textiles unverharztes Flächenmate­rial aus teilweise vorverstreckten synthetischen Fila­ment-Garnen wird mechanisch unter Einwirkung von Wärme in die gewünschte Form gebracht, so daß eine Wärme­formverstreckung der Filament-Garne erfolgt. Das tex­tile Flächenmaterial aus vorverstreckten, synthetischen, Filament-Garnen, insbesondere aus Polyester, Polyamid und Polypropylen wird gewebt, gewirkt oder gestrickt und dieses textile Flächenmaterial wird unter Anwendung von Druck und Wärme im Nass- oder Trockenverfahren durch eine weitere Verstreckung der Filament-Garne strukturiert. In das textile Flächenmaterial können zur Armierung Filament-Garne oder Gespinste aus Kohle, Glas, Aramid und/oder Naturfasern wie Wolle, Baumwolle, Zellulosefasern oder deren Gemische eingearbeitet wer­den.

[0011] Insbesondere wird das Strukturmaterial bei der Her­ stellung tiefgezogen.

[0012] Mit besonderem Vorteil ist der erste Festkörper ein Be- oder Verkleidungs-, Beplankungs-, oder Abdeckungsbau­element. Mit Vorteil wird als Material für den zweiten Körper Beton oder Kunststoff, insbesondere Schaum ver­wendet.

[0013] Zur Herstellung der flächenhaften Grenzschichtverbin­dung wird der erste Körper in eine Form, Verschalung oder dergleichen eingegeben. Das Eingeben oder Ein­setzen des ersten Körpers erfolgt in der Weise, daß die mit dem Strukturmaterial versehene Oberfläche in den Form- oder Verschalungs-Hohlraum weist. Danach wird das Material des zweiten Körpers eingegossen und der zweite Körper wird ausgehärtet oder man läßt das Material des zweiten Körpers abbinden.

[0014] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll unter Bezug­nahme auf die Fig. der Zeichnung erläutert werden.

[0015] Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen flächenhaften Grenz­schichtverbindung und

Fig. 2 eine schematische perspektivische An­sicht eines Abschnittes einer Ausfüh­ rungsform des bei der Grenzschichtver­bindung verwendeten Strukturmaterials 5.

[0016] In Figur 1 ist eine Schnitt einer flächenhaften Grenz­schichtverbindung dargestellt. Die Grenzfläche 3, an der die Oberflächenabschnitte des ersten Körpers 1 und des zweiten Körpers 2 gegeneinander anliegen, erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene.

[0017] Der erste Körper 1 kann beispielsweise die Beplankung oder Abdeckung eines Betonbauwerkes sein. Diese Be­plankung oder Abdeckung kann aus Holz, Metall, Keramik oder ähnlichen Materialien bestehen. An die Oberfläche 4 des ersten Körpers 1 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Strukturmaterial 5 angeklebt.

[0018] Wenn der erste Körper 1 aus einem Kunststoff, insbeson­dere faserverstärktem Kunstoff (GFK) besteht, wird das Strukturmaterial in den Kunststoff des ersten Körpers 1 eingebettet.

[0019] Die Festlegung des Strukurgewebes 5 an der Oberfläche 4 des ersten Körpers 1 erfolgt derart, daß die Struktur­elemente 7 des Strukturmaterials 5 von der Oberfläche 4 des ersten Körpers 1 fortweisen.

[0020] Ein Ausführungsbeispiel der Form des Strukturmaterials 5 ist in Figur 2 dargestellt. Figur 2 zeigt schematisch das textile Flächenmaterial 6, welches als offene Struktur gestaltet ist und aus diesem textilen Flächen­material wurden die Strukturelemente 7 herausgeformt.

[0021] Beim dargestellten Ausführungsbeispiel haben diese Strukturelemente 7 die Form eines Näpfchens.

[0022] Wie Figur 1 zeigt, sind diese Näpfchen in das Material des zweiten Körpers 2 eingebunden oder eingebettet. Bei dieser Einbindung oder Einbettung kann es sich, da der zweite Körper aus einem gießfähigen, aushärtenden oder abbindenden Material besteht, um ein Eingießen, insbe­sondere ein Einbetonieren handeln. Unter Einbetten und Einbinden kann auch bei entsprechender Wahl des Materials des zweiten Körpers 2 eingeschäumt verstanden werden.

[0023] Es ist zu erkennen, daß die Strukturelemente 7 des fest mit der Oberfläche 4 des ersten Körpers 1 verbundenden Strukturmaterials 5 wurzelartig in das Material des zweiten Körpers 2 eingenistet sind.

[0024] Diese Einbettung, Einbindung oder Einnistung des Struk­turmaterials in das Material des zweiten Körpers 2 und die Materialeigenschaften der Filament-Garne, aus denen das Strukturmaterial besteht, ermöglichen eine flächen­hafte Grenzschichtverbindung, die überraschender weise ganz erheblichen Kräften, Spannungen und Belastungen widerstehen kann, die insbesondere langzeitig durch unterschiedliche Materialkonstanten der beiden Körper 1 und 2 erzeugt werden.

Ansprüche

1. Flächenhafte Grenzschichtverbindung eines ersten Körpers mit einem, aus einem gießfähigen, aushär­tenden oder abbindenden Material hergestellten, zweiten Körper,
dadurch gekennzeichnet, daß
an der Oberfläche (4) des ersten Körpers (1) ein, aus einem gewebten, gewirkten oder gestrickten textilen Flächenmaterial (6) aus synthetischen, permanent fixierten Filament-Garnen hergestelltes Strukturmaterial (5) fest angeordnet ist, dessen Strukturelemente (7) vom Material des zweiten Kör­pers (2) durchdrungen und in diesem fest einge­bettet oder eingebunden sind.

2. Flächenhafte Grenzschichtverbindung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Strukturmaterial (5) an der Oberfläche (4) des ersten Körpers (1) angeklebt ist.

3. Flächenhafte Grenzschichtverbindung nach Anspruch 1, bei der der erste Körper aus einem Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten (GFK), besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Strukturmaterial (5) in den Kunststoff des ersten Körpers (1) eingebettet ist.

4. Flächenhafte Grenzschichtverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Strukturelemente (7), Näpfchen oder Kegel­stümpfe mit kreisförmigen oder polygonalem Quer­schnitt sind.

5. Flächenhafte Grenzschichtverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Strukturelemente (7) Stege sind.

6. Flächenhafte Grenzschichtverbindung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Filament-Garne des Strukurmaterials (5) durch mechanische Wärmeformverstreckung permanent fixiert sind.

7. Flächenhafte Grenzschichtverbindung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Strukturmaterial (5) tiefgezogen ist.

8. Flächenhafte Grenzschichtverbindung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Körper (1) ein Be- oder Verkleidungs-, Beplankungs- oder Abdeckbauelement ist.

9. Flächenhafte Grenzschichtverbindung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Material des zweiten Körpers (2) Beton ist.

10. Flächenhafte Grenzschichtverbindung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Material des zweiten Körpers (2) ein Kunststoff, insbesondere Schaum ist.

11. Verfahren zur Herstellung einer flächenhaften Grenzschichtverbindung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Körper (1) in eine Form, Verschalung oder dergleichen mit der, mit dem Strukturmaterial ver­sehenen Oberfläche in den Form- oder Verschalungs­hohlraum weisend, eingegeben und das Material des zweiten Körpers eingegossen wird.

Zeichnung