CN102143836A - 夹芯板和生产这种板的方法 - Google Patents

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Abstract

一种板，其具有互相避让的板表面和对板表面的边界进行限定的外周，该板包括一系列互相平行设置的、长型的芯构件以及材料带，材料带固定于芯构件，并且每个材料带在各自的两个相邻芯构件之间以及沿着两个板表面延伸。可通过以下有利地构成这种板：并排设置多个芯构件和挠性材料带，或者将多个芯构件和挠性材料带一个叠一个地叠置。

Description

夹芯板和生产这种板的方法
本发明涉及由纤维增强塑料材料制成的夹芯板，其特别适合于相对较高的载荷。通过示例例举了这样的夹芯板，其可用于桥的桥面板或者用作自支撑桥结构。在这种应用中，夹芯板必须能够承受道路交通的重载荷。这种载荷采取不同形式。其首先有关于桥上存在的总交通重量，该总交通重量本身表现在处于桥的支撑之间的夹芯板的弯曲和扭转中。此外，必须考虑诸如由重货物交通的轮载荷导致的局部载荷，尤其夹芯板的表面受到该局部载荷的作用。
这种局部载荷可导致桥面板的变形。例如，如果货物从卡车上掉落，则局部载荷可引起对夹芯板表面的永久损坏。在此方面，能够想到如混凝土件、铁轨道(rail tracks)等等的掉落货物。虽然由处于钢梁上的钢板所构成的桥面板因此处产生的高局部载荷而经受呈现为凹进或穿孔的永久变形，但是所关心结构的总完整性未因此受到影响。因而，桥自身的载荷承受能力未被危及。
由于各种原因，寻求由除钢或混凝土以外的其它材料来生产桥面板。通过由纤维增强塑料层压板生产的桥面板来提供这种替代的一个示例。可以用呈各种不同形式的适合模板(template)来生产这种桥面板。凭借可用的强力纤维，这种桥面板与通常弯曲和扭转有关的总抵抗性是优异的，使得以此方式生产的夹芯板可以承受重货物运输的最重载荷。然而纤维增强塑料层压板的缺点是其对局部载荷或点载荷(也就是说静载荷或冲击载荷)的相对较低抵抗性。正是可引起板损坏的这种载荷，导致外层与夹芯板的层离或分离，这种层离或分离在通过的交通的影响下逐渐恶化。
从WO-A-9009880获知一种板，其具有互相避让(averted)的板表面和对板表面的边界进行限定的外周，该板包括一系列平行设置的、长型的芯构件以及材料带，材料带固定于芯构件，并且每个材料带在各自的两个相邻芯构件之间以及沿着两个板表面延伸。通过该已知结构所寻求的唯一目标是使腹板与外层之间的接触面放大。
本发明的目的是提供一种夹芯板，该夹芯板由纤维增强塑料部件构成但却满足与点载荷和冲击载荷有关的要求。该目的是通过以下事实来实现的：材料带沿着板表面延伸的那些部分在多个芯构件之上延伸。一系列平行放置的芯构件意味着并排地设置和/或一个叠一个地设置的多个芯构件，使得如此形成的产品具有相当于芯构件的宽度和/或高度的多倍的宽度和/或高度。
在构造过程中，可以松散地堆叠芯和材料带。这里，也许可以使用胶水或者机械连接来获得临时连接。在完成的结构中，即在树脂的注入和凝固之后，材料带固定于芯构件。
根据本发明的板包括彼此平行且并排延伸的大量芯构件，芯构件通过在芯构件之上、之下和之间延伸的材料带互相连接。在此情况下，重要的是，夹芯板的板表面(外层)和在各自的两个相邻芯构件(腹板)之间延伸的表面由相同的材料带构成。在传统的夹芯板中，在一方面用于腹板的材料带与另一方面用于外层的材料带之间一直可以至少部分地加以区别。首先，根据本发明的这种结构确保芯构件与外层之间特别强健的互相连接。其次，如此形成的外层与在芯构件之间形成的凸条一体地互相连接。由于凸条直接并入外层中，该外层包括一个叠一个地倾斜叠置的材料带在板表面之上延伸的那些部件。因此在凸条与外层之间不存在任何层离风险。因此，如此获得的板可以轻松满足与弯曲、扭转和冲击载荷有关的要求。这里使用的芯构件可具有不同的截面形状，如正方形、矩形，但是三角形截面形状也是可以的。在该最后变型中，包括在夹芯板的横向上观察的，力可被容易地传递。此外，芯构件可具有管状结构，但是还可以使用实心芯构件。如此获得的板的板表面由芯构件以及由各材料带在芯构件之上延伸的那些部分形成。这些材料一个叠一个地叠置；可通过调整宽度，也就是说通过调整材料带横向于芯构件纵向的尺寸来使叠置的数目变化。如果现在向该夹芯板施加诸如由上述掉落货物所引起的大的局部载荷或点载荷，则夹芯板的表面可能被损坏。这意味着材料带被局部损坏，以及芯构件之一或一些可能同样被损坏。
然而，根据本发明的夹芯板的重要优点在于，该损坏具有非常局部的特征且不显示出扩散至结构的剩余部分上的趋势。即使一个或一些材料带和芯构件被局部损坏，但是，由于材料带和芯构件的剩余部分，即材料带和芯构件在损坏以外且在横向上的剩余部分保持完整，因此材料带的在此处被发现的那些部件能够使板在过应力方向上保持完整性。
材料带可相对于芯构件以各种方式延伸。根据第一选项，每个材料带都可包括位于两个相邻芯构件之间的部分、越过一个相邻构件且沿着一个板表面延伸的部分、以及越过另一相邻芯构件且沿着另一板表面延伸的部分。在此情况下，材料带实质上具有Z形状。
根据另一选项，每个材料带都可越过同一个相邻构件且沿着两个板表面延伸。在此情况下，材料带实质上具有斜U形。
如上所述，材料带沿着板表面设置的那些部分越过多个芯构件延伸。优选地，形成板表面的材料带相对于板横向成20度或更小的倾斜角。
根据一个可能的变型，材料带可包括位于两个相邻芯构件之间且仅越过这些芯构件的一部分延伸的部分、以及仅沿着板表面延伸的部分。
根据另一变型，靠近于两个板表面的芯构件可设有材料带，该材料带包括位于两个相邻芯构件之间并仅越过这些芯构件的一部分延伸的部分、以及仅沿着板表面延伸的部分。
此外，两个材料带在各自的两个相邻芯构件之间延伸的那些部分由位于这些芯构件之间的连接带叠置。本发明还涉及生产如用于桥面板的板的方法，该方法包括以下步骤：
-准备芯构件，
-用坚固的挠性材料带覆盖该芯构件，坚固的挠性材料带横向于芯构件的纵向延伸到该芯构件以外，
-将后续的芯构件设置成与先前的被覆盖芯构件并排并且处于挠性材料带覆盖该先前的芯构件且延伸到先前的芯构件以外的那部分上，
-用后续的挠性材料带覆盖后续的芯构件，后续的挠性材料带横向于后续的芯构件的纵向延伸到该后续的芯构件以外，
-至少单次重复以下步骤：提供后续的芯构件；将该后续的芯构件设置成与先前的被覆盖的芯构件并排并且处于先前的挠性材料带覆盖先前的芯构件且延伸到先前的芯构件以外的那部分上；以及用后续的挠性材料带覆盖后续的芯构件，后续的挠性材料带横向于后续的芯构件的纵向延伸到该后续的芯构件以外，
-用可硬化流体浸渍材料带，
-使被浸渍的材料带硬化。
该方法的特征在于，将后续的挠性材料带装配成处于后续的芯构件的顶面之上以及处于越过先前的芯构件的顶面延伸的先前的挠性材料带之上。
在根据本发明的方法中，获得了这样的板，该板包括互相平行且并排延伸的大量芯构件，芯构件通过在芯构件之上、之下和之间延伸且基本上被折成Z形的挠性材料带互相连接。
可以以各种方式实施根据本发明的方法；然而优选地，这里使用模板。在此情况下，该方法包括以下步骤：
-将芯构件置于模板中，
-将坚固的挠性材料带装配成越过芯构件的顶面和侧面以及处于模板与该侧面邻近的那个底部之上，
-在模板中将后续的芯构件设置成正对覆盖所述芯构件的所述侧面的挠性材料并且处于覆盖所述底部的挠性材料上，
-将后续的挠性材料带装配成越过后续的芯构件的顶面和侧面以及处于模板与该侧面邻近的那个底部之上，
-重复放置后续的芯构件和后续的挠性材料带，直到获得期望数目的彼此并排的芯构件，
-用可硬化流体浸渍挠性材料带，
-使可硬化流体硬化，并且形成板梁。
这里对模板的形状进行预选择，从而获得板的期望形状，例如在纵向上、在横向上等具有轻微的弯曲。
如上所述，板的板表面由芯构件以及由越过芯构件延伸的挠性材料带形成。通过使各挠性材料带或多或少地延伸超出对方，可以使板的这些表面的总厚度扩大。例如，如果每个挠性材料带越过三个或更多个芯构件延伸，那么还形成了三层或多层表面。如上所述，这是通过以下步骤获得的：
-将后续的挠性材料带装配成处于后续的芯构件的顶面之上以及处于越过先前的芯构件顶面延伸的先前的挠性材料带之上。
而且，在板的底侧上，因而可通过以下步骤影响表面的厚度：
-将后续的挠性材料带装配成越过从先前的芯构件起并在底面之下延伸的挠性材料带并且经过后续的芯构件的侧面。
以已知的方式，板的强度和硬度特性受到挠性材料带的本质的影响。具体地，这里根据本发明的方法可包括以下步骤：使用包括织物的挠性材料带；以及将丝线在芯构件的纵向上对准。以同样的方式，根据本发明的方法可包括以下步骤：使用包括织物的挠性材料带；以及将织物的丝线在芯构件的横向上对准。
生产板的方法的变型包括以下步骤：
-准备芯构件，
-用坚固的挠性材料带覆盖该芯构件，坚固的挠性材料带横向于芯构件的纵向延伸到该芯构件以外，
-在先前的被覆盖芯构件上以及在先前的挠性材料带上设置后续的芯构件，
-用后续的挠性材料带覆盖后续的芯构件，后续的挠性材料带横向于该后续的芯构件的纵向延伸到该后续的芯构件以外，
-至少单次重复以下步骤：提供后续的芯构件；将该后续的芯构件置于先前的芯构件以及覆盖先前的芯构件的先前的挠性材料带上；以及用横向于后续的芯构件的纵向延伸到该后续的芯构件以外的后续的挠性材料带覆盖后续的芯构件，并且形成芯构件和挠性材料带的中间部件的堆垛，
-使挠性材料带延伸到堆垛以外的那些部件抵靠该堆垛，
-用可硬化流体浸渍材料带，
-使被浸渍的材料带硬化成最后产品。
该方法的特征在于，将后续的挠性材料带装配成处于后续的芯构件之上以及处于越过先前的芯构件延伸的先前的挠性材料带之上。
具体地，可通过以下步骤实施该方法：
-提供模板，该模板的内形状与待生产的最后产品的轮廓相符，
-将模板置于堆垛以及挠性材料带相对于该堆垛延伸的那些部件之上，
-当模板在堆垛之上就位时，使被浸渍的材料带硬化。
下面将参照附图中所示的说明性实施方式更详细地解释本发明。
图1示出第一实施方式的制造；
图2示出第二实施方式；
图3示出第三实施方式；
图4-图6示出第二实施方式的制造中的步骤；
图7-图10示出其它实施方式。
图1示出模板4的一部分，其具有形成面3。在该模板上放置第一芯构件1，第一芯构件1是管状的并且包括顶壁5、右侧壁6、底壁7和左侧壁8。用坚固的挠性材料带2覆盖该芯构件1，该挠性材料带2具有置于顶壁5之上的最上部分9、正对右侧壁6设置的最中央部分10、和置于模板4的底面3之上的最下部分11。由此，挠性材料带2获得了Z形。
然后，多次重复放置芯构件就位并在其上设置挠性材料带的上述步骤进行。如此，将后续的芯构件1’设置为与先前的芯构件1平行且与其并排。这里，将后续的芯构件1’的左侧壁8’设置为正对挠性材料带2对芯构件1的右侧壁6进行覆盖的那部分10。将后续的芯构件1’的底壁7’置于挠性材料带2越过模板4的底面3延伸的那部分11上。
然后，在后续的芯构件1’之上设置后续的挠性材料带2’。后续的挠性材料带2’的部分9’位于后续的芯构件1’的顶壁5’之上。实际上，后续的挠性材料带2’的该部分9’还可以在横向于芯构件的方向上具有这样的尺寸，以使得该部分9’还对挠性材料带2覆盖芯构件1的那部分9进行覆盖。取决于具体尺寸，该部分9’因此可越过多个先前的芯构件和挠性材料带延伸。
将后续的挠性材料带2’的部分10’设置为越过后续的芯构件1’的右侧壁6’，最后，将后续的挠性材料带2’的部分11’设置在模板4的底面3之上。这里，后续的挠性材料带2’的该部分11’还可覆盖先前的挠性材料带2的部分11的少量，该部分11已被装配在模板4的底面3上。取决于挠性材料带2的该部分11在相对于芯构件的横向上的尺寸，该部分11可在多个后续的芯构件1”等之下延伸。
以此方式，并排设置的多个芯构件1’、1”等分别由各自的挠性材料带2’、2”等覆盖。
图2示出可替换实施方式，其中，将挠性材料带的最上部分9置于芯构件1之上，最中央部分10越过左侧壁8延伸，以及最下部分11在该同一芯构件1的底壁7之下延伸。因而使其中的挠性材料带依照斜U成形。
图3示出芯构件1还可具有三角形形状。
图4-图6示出生产图2的实施方式的可能方式。这里，首先将第一芯构件1放置就位，在第一芯构件1的上表面5之上设置挠性材料带1。在其之上设置后续的芯构件1’，并且在后续的芯构件1’之上设有后续的挠性材料带2’。重复这些动作，直到获得具有期望高度的堆垛12为止。该堆垛由所有的芯构件1、1’、1”、...和挠性材料带2、2’、2”、...的中间部件10、10’、10”...形成。部件9、9’、9”...和11、11’、11”...仍超出堆垛12自由地延伸。
然后在该堆垛之上设置模板13，模板13的内轮廓与待最终形成的最后产品的形状相符。当将模板推到堆垛12上时，挠性材料带2、2’、2”、...的处于堆垛12之外的这些部件9、9’、9”、...和11、11’、11”、...成形并压靠堆垛12。接下来，对挠性材料带进行浸渍；在这些带硬化之后，获得最后产品14。
在图7的变型中，使用具有单独部分9、11以及最中央部分10的材料带2，其中单独部分9、11覆盖芯构件1的顶壁5和底壁6，最中央部分10位于芯构件1之间并仅越过这些芯构件的一部分延伸。这些最中央部分10通过连接带15彼此连接。
图8的变型与图7的变型大体上一致，但是最中央部分10现在被对折并且被折叠。在此情况下可存在连接带。
在图9的变型中，使用具有单独部分9、11的材料带2，单独部分9、11沿着各自芯构件的顶壁5和底壁6设置并且越过多个芯构件延伸。中间部分10在芯构件之间且在整个高度上延伸，而在芯构件与单独部分19所处的边沿相对的边沿处，存在小的折回部分，该小的折回部分仅在芯构件的一部分上延伸。
在图10的变型中，中间部分10实际上在芯构件1之间且在整个高度上延伸，而材料带2仅具有各自的单独部分9和11，单独部分9和11分别越过顶面5和底面6延伸。
附图标记列表
1、1’、1”...芯构件
2、2’、2”...挠性带形材料
3 模板的底面
4 模板
5 芯构件的顶壁
6 芯构件的右侧壁
7 芯构件的顶壁
8  芯构件的左侧壁
9、9’、9”...挠性带形材料的最上部分
10、10’、10”...挠性带形材料的最中央部分
11、11’、11”...挠性带形材料的最下部分
12 堆垛
13 模板
14 最后产品
15 连接带

Claims (20)

1.一种板，其具有互相避让的板表面和对板表面的边界进行限定的外周，所述板包括一系列平行设置的、长型的芯构件(1、1’、1”、...)以及材料带(2、2’、2”、...)，每个材料带包括位于各自的两个相邻芯构件之间的部分以及沿着板表面之一延伸的至少一个部分，其特征在于，材料带沿着板表面延伸的那些部分越过多个芯构件延伸。
2.如权利要求1所述的板，其中，材料带包括越过一个相邻构件且沿着一个板表面延伸的部分、以及越过另一相邻芯构件且沿着另一板表面延伸的部分。
3.如权利要求1或2所述的板，其中，材料带越过同一个相邻构件且沿着两个板表面延伸。
4.如权利要求1-3之一所述的板，其中，材料带包括位于两个相邻芯构件之间且仅越过这些芯构件的一部分延伸的部分、以及仅沿着板表面延伸的部分。
5.如权利要求4所述的板，其中，靠近于两个板表面的芯构件设有材料带，该材料带包括位于两个相邻芯构件之间且仅越过这些芯构件的一部分延伸的部分、以及仅沿着板表面延伸的部分。
6.如权利要求5所述的板，其中，两个材料带在各自两个相邻的芯构件之间延伸的那些部分由位于这些芯构件之间的连接带叠置。
7.如前述权利要求之一所述的板，其中，芯构件具有正方形或矩形横截面。
8.如前述权利要求之一所述的板，其中，芯构件具有三角形横截面。
9.如前述权利要求之一所述的板，其中，芯构件包含诸如呈正弦波纹板的形式或呈具有Ω形轮廓的板的形式的材料带。
10.如前述权利要求之一所述的板，其中，材料带通过硬化的浸渍剂互相固定。
11.生产如权利要求2所述的板的方法，包括以下步骤：
-准备芯构件(1)，
-用坚固的挠性材料带(2)覆盖该芯构件(1)，坚固的挠性材料带(2)横向于所述芯构件(1)的纵向延伸到该芯构件以外(1)，
-将后续的芯构件(1’)设置成与先前的被覆盖芯构件(1)并排并且处于挠性材料带(2)覆盖该先前的芯构件(1)且延伸到先前的芯构件(1)以外的那部分(11)上，
-用后续的挠性材料带(2’)覆盖后续的芯构件(1’)，后续的挠性材料带(2’)横向于后续的芯构件(1’)的纵向延伸到该后续的芯构件(1’)以外，
-至少单次重复以下步骤：提供后续的芯构件(1”)；将该后续的芯构件(1”)设置成与先前的被覆盖的芯构件(1’)并排并且处于先前的挠性材料带(2’)覆盖先前的芯构件(1’)且延伸到先前的芯构件(1’)以外的那部分(11’)上；以及用后续的挠性材料带(2”)覆盖后续的芯构件(1”)，后续的挠性材料带(2”)横向于后续的芯构件(1”)的纵向延伸到该后续的芯构件(1”)以外，
-用可硬化流体浸渍材料带(2、2’、2”、...)，
-使被浸渍的材料带(2、2’、2”、...)硬化，
其特征在于：
-将后续的挠性材料带(2’)装配成处于后续的芯构件(1’)的顶面(5’)之上以及处于越过先前的芯构件(1)的顶面(5)延伸的先前的挠性材料带(2)之上。
12.如权利要求11所述的生产板的方法，包括以下步骤：
-将芯构件(1)置于模板(4)中，
-将坚固的挠性材料带(2)装配成越过芯构件(1)的顶面(5)和侧面(6)以及处于所述模板(4)与该侧面(6)邻近的那个底部(3)之上，
-在所述模板(4)中将后续的芯构件(1’)设置成正对覆盖所述芯构件(1)的所述侧面(6)的挠性材料(2，10)并且处于覆盖所述底部(7)的挠性材料(2，11)上，
-将后续的挠性材料带(2’)装配成越过后续的芯构件(1’)的顶面(5’)和侧面(6’)以及处于所述模板(4)与该侧面(6’)邻近的那个底部(3)之上，
-重复放置后续的芯构件(1”)和后续的挠性材料带(2”)，直到获得期望数目的彼此并排的芯构件(1、1’、1”、...)，
-用可硬化流体浸渍挠性材料带(2、2’、2”、...)，
-使所述可硬化流体硬化，并且形成板梁。
13.如权利要求11或12所述的方法，包括以下步骤：
-将后续的挠性材料带(2’)装配成越过从先前的芯构件(1)起并在底面(8’)之下延伸的挠性材料带(2)并且经过后续的芯构件(1’)的侧面(6’)。
14.如权利要求11-13之一所述的方法，包括以下步骤：
使用管状芯构件(1)。
15.如权利要求11-14之一所述的方法，包括以下步骤：
使用包括织物的挠性材料带；以及
将丝线在芯构件的纵向上对准。
16.如权利要求11-15之一所述的方法，包括以下步骤：
使用包括织物的挠性材料带；以及
将织物的丝线在芯构件的横向上对准。
17.如权利要求11-16之一所述的方法，包括以下步骤：
在真空下浸渍挠性材料。
18.如权利要求11-17之一所述的方法，包括以下步骤：
-装配挠性材料带，
-在装配该挠性材料带之后，立即浸渍该挠性材料带，
-随后装配后续的芯构件，
-装配后续的挠性材料带，
-在装配该挠性材料带之后，立即浸渍该挠性材料带。
19.生产如权利要求1-10之一所述的板的方法，包括以下步骤：
-准备芯构件(1)，
-用坚固的挠性材料带(2)覆盖该芯构件(1)，坚固的挠性材料带(2)横向于芯构件(1)的纵向延伸到该芯构件(1)以外，
-在先前的被覆盖芯构件(1)上以及在先前的挠性材料带(2)上设置后续的芯构件(1’)，
-用后续的挠性材料带(2’)覆盖后续的芯构件(1’)，后续的挠性材料带(2’)横向于该后续的芯构件(1’)的纵向延伸到该后续的芯构件(1’)以外，
-至少单次重复以下步骤：提供后续的芯构件(1”)；将该后续的芯构件(1”)置于先前的芯构件以及覆盖先前的芯构件(1’)的先前的挠性材料带(2’)上；以及用横向于后续的芯构件(1”)的纵向延伸到该后续的芯构件(1”)以外的后续的挠性材料带(2”)覆盖后续的芯构件(1”)，并且形成芯构件(1、1’、1”、...)和挠性材料带(2、2’、2”、...)的中间部件(10、10’、10”、...)的堆垛(12)，
-使挠性材料带(2、2’、2”、...)延伸到堆垛(12)以外的那些部件(9、9’、9”、...，11、11’、11”...)抵靠该堆垛(12)，
-用可硬化流体浸渍材料带(2、2’、2”、...)，
-使被浸渍的材料带(2、2’、2”、...)硬化成最后产品(14)，
其特征在于：
-将后续的挠性材料带(2’)装配成处于后续的芯构件(1’)之上以及处于越过先前的芯构件(1)延伸的先前的挠性材料带(2)之上。
20.如权利要求19所述的方法，包括以下步骤：
-提供模板(13)，所述模板(13)的内形状与待生产的最后产品(14)的轮廓相符，
-将所述模板(13)置于堆垛(12)以及挠性材料带(2、2’、2”、...)相对于该堆垛(12)延伸的那些部件(9、9’、9”、...，11、11’、11”...)之上，
-当模板(13)在堆垛(12)之上就位时，使被浸渍的材料带(2、2’、2”、...)硬化。
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