DE10085095B3

DE10085095B3 - Platten mit einem vorgehärteten verstärkten Kern, Bodenanordnung enthaltend die Platten und deren Verwendung

Info

Publication number: DE10085095B3
Application number: DE10085095.2T
Authority: DE
Inventors: David M. Locher; John J. Tommet
Original assignee: Milwaukee Composites Inc
Current assignee: Milwaukee Composites Inc
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2020-10-07
Also published as: CA2389037A1; CN1248848C; WO2001026899A1; SE521525C2; US6824851B1; AU7998100A; GB0210531D0; CN1378504A; SE0201092D0; GB2372010A; CA2389037C; JP5362662B2; DE10085095T1; JP2011016363A; JP2003511276A; SE0201092L; JP4766810B2; GB2372010B; CA2678118A1; CA2678118C

Abstract

Platte (30) mit:einer oberen Beschichtung (54);einer unteren Beschichtung (58);einem Randabschnitt (42, 46), der eine innere Fläche (62) der oberen Beschichtung (54) und eine innere Fläche (70) der unteren Beschichtung (58) berührt, wobei der Randabschnitt (42, 46) im Wesentlichen den Umfang der Platte (30) definiert; undeinem Kern (50), der zwischen der oberen (54) und der unteren Beschichtung (58) und innerhalb des durch den Randabschnitt (42, 46) definierten Umfangs angeordnet ist,wobei die obere Beschichtung (54), die untere Beschichtung (58) und der Randabschnitt (42, 46) aus einer Phenolmischung bestehen,der Kern (50) ein vorgehärteter verstärkter Kern (130) ist, undder vorgehärtete verstärkte Kern (130) zumindest eine Phenolrippe (146) und mehrere Schaumstreifen (142) umfasst, wobei die Phenolrippe (146) zwischen zwei Schaumstreifen (142) angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Verbundplatten und insbesondere Verbundplatten mit vorgehärteten verstärkten Kernen und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Verbundplatten werden in zahlreichen Anwendungen, in denen strukturelle und/oder thermisch isolierende Eigenschaften erforderlich sind, verwendet. Zu diesen Anwendungen gehören strukturelle und nicht strukturelle Verwendungszwecke in schnellen Verkehrsmitteln, klimatisierten und nicht klimatisierten Gebäuden, Schiffen, Flugzeugen, Fahrzeugen für die Freizeitgestaltung einschließlich Wohnwagen und viele andere. Strukturelle Verbundplatten sind Verbundstrukturen, die durch Verbinden zweier im Allgemeinen dünner Schichten oder Beschichtungen mit einem relativ dicken Kernmaterial hergestellt werden. Die Beschichtungen, die für gewöhnlich dicht und fest sind, widerstehen Druck und Spannung, während der Kern, der für gewöhnlich aus relativ weichem Material mit geringer Dichte hergestellt ist, dazu dient, die Beschichtungen auseinander zu halten, diese gegenüber Verformungen zu stabilisieren und Scherkräften entgegen zu wirken.
Stand der Technik
Aus der US 5,624,728 A ist eine Verbundplatte bekannt. Die beschriebene Verbundplatte umfasst ein Kernelement, wie ein wabenförmig ausgebildetes Kernelement, sowie einen Randabschnitt aus einem geschlossenporigen Schaum, welches das Wabenkernelement umgibt. Ferner sind eine obere und eine untere Beschichtung beidseitig and dem Kernelement sowie dem Randabschnitt vorgesehen, wobei die obere und untere Beschichtung aus einem mit Harz getränkten, faserförmigen Material besteht.
Weiterer relevanter Stand der Technik ist auch aus der DE 296 09 442 U1 , der DE 89 15 724 U1 , der DE 32 34 903 A1 , der US 5,462,623 A , der DE 23 14 884 A , der DE 74 17 930 U1 , der DE 197 42 772 A1 , der DE 24 03 824 B2 , der DE 73 17520 U sowie der DE 40 02 067 A1 bekannt.
Bodenplattenanordnungen, die für Massenverkehrsmittel verwendet werden, sind ein Beispiel einer einfachen Art von Verbundplatten. Übliche Materialien, die für den Aufbau von Bodenplatten verwendet werden, sind diverse Holzarten und rostfreier Stahl. Es ist allgemein bekannt, derartige Bodenplattenanordnungen aufzubauen, indem dünne rostfreie Stahlschichten vorgesehen werden, die über der Oberseite eines Stützrahmens, der aus Holz, für gewöhnlich Balsa oder Sperrholz, hergestellt ist, befestigt werden. Die Stahlschicht stellt eine freigelegte Oberfläche mit Festigkeit und Beständigkeit bereit, wohingegen der Holzrahmen der Bodenplatte eine leichtgewichtige, steife Stützstruktur verleiht. Diese Kombination aus Komponenten und Materialien hat sich in der Industrie als wünschenswert herausgestellt, da gewisse Aufbauten die Fähigkeit aufweisen, Sicherheitsanforderungen einschließlich von Flammen- und Rauchtests übertreffen, die für alle Bodenplattenanordnungen, die in Anwendungen mit massivem Durchgangsverkehr verwendet werden, erforderlich sind.
Übliche Kerne für standardmäßige Verbundplatten sind steife ausgedehnte Plastikschäume und wabenförmige Materialien. Ein wabenförmiger Kern umfasst für gewöhnlich ein dünnes Schichtmaterial, etwa Papier oder Aluminiumfolie, das in zahlreichen zellenförmigen Konfigurationen ausgebildet ist. Expandierte Plastikschaumkerne liefern für gewöhnlich ein höheres Maß an thermischer Isolierung als ein wabenförmiges Element. Aber wabenförmige Kerne sind normalerweise deutlich fester als isolierende Schaumkerne mit vergleichbarer Dichte.
Diverse Verfahren zum Einführen von isolierenden Schäumen in die Zellen eines wabenförmigen Elements werden angewendet, um die Hohlräume zu füllen oder um strukturell geeigneten wabenförmigen Kernen ein höheres Maß an thermischer Isolierung hinzuzufügen. Dazu gehören Lösungsansätze wie das Auftragen schaumbildender Chemikalien auf die wabenförmigen Zellen und das Pressen von Plastikschaumstücken in die Zellen. Diese Vorgänge sind jedoch in dicken Kernbereichen schwer durchzuführen, begrenzen die Schaumarten, die zur gleichförmigen Füllung der Zellen des wabenförmigen Elements verwendbar sind, oder erfordern große Investitionen für Maschinen. Als Folge davon haben sich derartige zusammengesetzte Kerne wenig Beliebtheit in den meisten Verbundplattenanwendungen erfreut, und viele Produkte mit wabenförmigem Kern weisen folglich eine mangelhafte Isolierung auf und unterliegen dem Eindringen von Wasser in den Kern.
Verbundplatten mit Beschichtungen aus Metall, Holz, glasfaserverstärkten Plastiken und ähnlich dauerhaften Materialien werden häufig mittels dreier grundlegender Prozesse hergestellt. In einem Prozess werden flüssige Chemikalien, häufig mit Polyisocyanitzusammensetzung, zwischen die Beschichtungen eingeführt, woraufhin diese reagieren und expandieren, um einen steifen Schaum zu bilden, der von selbst an den Beschichtungen haftet, um die Verbundplatte zu bilden. Ein zweites Verfahren zur Herstellung von Verbundplatten besteht in der adhäsiven Laminierung, wobei vorgeformte Plattenbeschichtungen durch Klebemittel mit den Kernen steifer Schaumbretter oder -platten verbunden werden, die aus expandierten Schaumbarren herausgeschnitten worden sind. In dem dritten Verfahren werden ungehärtete Harze und Verstärkungsmaterialien auf die Oberflächen derartiger Schaumbretter aufgetragen, oder Harze werden in geschlossene oder vakuumdichte Formen eingeführt, die den Kern und Beschichtungsverstärkungsmittel enthalten, und werden anschließend ausgehärtet, um steife Beschichtungen zu bilden. Die aushärtbaren Harze können beispielsweise wärmehärtendes Polyester, Vinylester, Epoxid, Polyurethan oder Phenol sein. Thermoplastische Harze, etwa Polypropylen oder Polyetheretherketon (PEEK) können ebenso verwendet werden, wobei ausreichend Wärme zugeführt wird, um ein Fließen und Benetzen der Verstärkungsmittel zu bewirken. Zu Verstärkungsmitteln gehören Materialien wie Glas, Carbon oder synthetische Polymerfasern, die in Stoff eingewebt oder eingewirkt sind, oder als dichte Matten von zufällig angeordneten Fasern geformt sind, die in im Wesentlichen ebener Ausrichtung geschichtet sind.
Beschichtungsfachleute für Verbundplatten verwenden diese vorgeformten Kerne in zahlreicher Art einschließlich von Polyurethan, Polyisocyanurat, gezogenes Polystyren, expandiertes Polystyren, Polyvinylchlorid und Schaumglas. Plastikschaumkerne für strukturell anspruchsvolle Verbundplattenanwendungen, etwa für Schiffshüllen, werden üblicherweise aus linearen oder kreuzverbundenen Polyvinylchlorid (PVC)-Verbindungen mit Dichten von 2 bis 16 Pfund pro Kubikfuß hergestellt. Die hohen Kosten dieser Materialien pro Fuß Brettlänge hat deren Anwendung auf derartige wichtige Anwendungszwecke mit mittleren bis hohem Anforderungsgrad, wie etwa Reisewohnwagen und Freizeitfahrzeuge beschränkt. Ein weiterer Nachteile der PVC-Schäume und anderer thermoplastischer Schäume, etwa Polystyren, besteht in der deutlichen Verschlechterung ihrer physikalischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen, die beim Transport und anderen Umgebungsbedingungen anzutreffen sind.
Verbundplatten mit Plastikschaumkern beinhalten oft schwerwiegende Beeinträchtigungen hinsichtlich der Gestaltung und der Kosten aufgrund der inhärenten strukturellen Beschränkungen der steifen Schaumisolationskerne. Zusätzlich zu der Verbiegung dieser Verbundplatten aufgrund von Druck- und Stoßkräften in den Beschichtungen, wird eine weitere Verbiegung durch den relativ geringen Scherungsmodulus des steifen Schaummaterials hervorgerufen. Je dicker der Kern ist, umso wichtiger wird die Scherungsverformung, bis der Punkt erreicht ist, in dem die Verformung aufgrund von Biegung dominierend wird. Bei einer anhaltenden Belastung unterliegt der Plastikschaumkern ferner einer allmählichen Deformation, die die Plattenverformung weiterhin vergrößert, woraus sich das Risiko eines Bruchs der Verbundplatte ergibt.
Diese Mängel des Kerns können das Anheben der Stärke und Steifheit des Verbundes durch die Verwendung äußerst schwerer und teurer Beschichtung erforderlich machen. Alternativ könnte die Platte strukturell verbessert werden, indem die Dicke oder die Dichte des Schaumkerns über akzeptabel Grenzen hinaus erhöht wird, wodurch ebenso die Kosten sowohl für Material und Transport erhöht werden. Der relativ geringe Druckmodulus von Plastikschaumkernen mit geringer Dichte lässt ferner das Verkrümmen dünner flacher Plattenbeschichtungen bei bereits relativ geringen Belastungspegeln zu, wodurch wiederum eine übermäßige Ausgestaltung der Beschichtungen oder Schaumkerne mit höherer Dichte als Kompensation heranzuziehen wären. Eine geringe Scherungswiderstandskraft und das Fehlen von Verstärkungselementen in dem Schaumkern ermöglichen es ferner, dass sich unter Belastung Risse oder Spalten zwischen dem Kern und den Plattenbeschichtungen und innerhalb oder durch den Kern hindurch ausbreiten, woraus eine Qualitätsminderung oder ein struktureller Mangel der Platte resultiert. Eine noch weitere Schwierigkeit besteht in der geringen Druckwiderstandskraft der meisten Plastikschäume, wodurch eine konzentrierte oder impulshaft einwirkende Belastung ein Verformen der Beschichtungen und des Kerns ermöglicht.
Es werden verstärkende Rahmen oder Rippen aus Metall, Holz, glasfaserverstärktem Plastik und anderen Materialien in Verbundplatten mit Schaumkern verwendet, um die zuvor beschriebenen strukturellen Beschränkungen abzuschwächen oder zu bewältigen. Obwohl sowohl der Schaumkern als auch die Rippen zur Stärke dieser Platten beitragen, ist der strukturelle Beitrag der Rippen in derartigen Konstruktionen nicht wesentlich von der Anwesenheit des Schaumkerns abhängig.
Oft ist ein schwerwiegender Nachteil weit beabstandeter Rippen das Erzeugen von darüber liegenden steifen Abschnitten der Struktur in einer im Allgemeinen flexibleren Platte. Dies kann zu einer ungewünschten konzentrierten Belastung am Schnittpunkt der Rippen und der Schichtlaminate führen, insbesondere bei dünneren Schichtlaminaten, die aus Verbundmaterialien mit größerer Widerstandsfestigkeit hergestellt sind. Strukturelle Eigenschaften des Verbundes können verbessert werden, indem zwischen den Beschichtungen eine große Anzahl einzelner Blöcke oder Streifen aus Schaum, die mit Glasfaserverstärkungsmaterial bewickelt sind, das die Beschichtungen verbindet, und den Raum dazwischen auffüllt, zwischen den Beschichtungen angeordnet wird. Es werden imprägnierende Harze auf die Beschichtung und auf die Kernverstärkungsmaterialien während dieses Auflaminierprozesses aufgebracht. Alternativ können alle Komponenten der Beschichtung und des Kernverstärkungsmaterials und Schaum in trockenem und porösem Zustand in einer Form angeordnet werden, woraufhin die Form verschlossen und das Harz unter Druck eingeführt wird, wie dies bei vakuumunterstütztem Harztransfergießen der Fall ist, damit dieser in das Verstärkungsmittel einströmt und dieses imprägniert.
Ein weiteres übliches Verfahren zur Herstellung eines verstärkten Schaumkernes verwendet das Anhaften trockener absorbierender Fasergewebe an abwechselnden Schaumkernplatten. Der verstärkte Schaumkern wird bereit gestellt, indem steife Schaumisolationsbretter und dünne flexible Faserschichten in abwechselnden Schichten mit Klebemittel zwischen den Schichten gestapelt werden, und anschließend der Stapel gepresst wird, während das Klebemittel aushärtet, um eine Kernplatte oder Barren zu bilden. Der Barren wird durch die alternierenden Schichten und entlang parallel beabstandeter Ebenen geschnitten, um verstärkte Schaumkernplatten zu bilden, die jeweils beabstandete Gewebe aufweisen, die durch Streifen der Faserschichten gebildet sind. Das Verfahren zur Verwendung eines verstärkten Schaumkernes mit den trockenen Fasergeweben erfreut sich in der Industrie großer Beliebtheit, da die Porösität in dem trockenen Gewebe es ermöglicht, integrale Verbindungen zu bilden, indem der auf die darüber liegenden Plattenbeschichtungen aufgetragene Harz absorbiert wird.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Zu den Schwierigkeiten der bekannten Bodenplattenanordnungen gehören die Schwierigkeit bei der Herstellung, dem Zusammenfügen und der Installation der Bodenplattenanordnungen. Die Holz- und Stahlbodenplatten müssen beide in dem Fahrzeug selbst hergestellt und installiert werden. Der Prozess erlaubt keine kostengünstige Vorfertigung der Bodenabschnitte.
Eine weitere Schwierigkeit der bekannten Bodenplattenanordnungen liegt in den relativ hohen Wartungskosten, die mit derartigen Bodenanordnungen verknüpft sind. Diesbezüglich gilt, dass bekannte Bodenplattenanordnungen nur schwer gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu versiegeln sind. In der Umgebung von Massentransportmittels, etwa Passagierzügen, Bussen und dergleichen, wird häufig Feuchtigkeit in Form von Wasser auf den Boden aufgebracht, und dieses kann in den Boden eindringen und mit dem Holzrahmen in Kontakt geraten. Wenn die Feuchtigkeit den Holzrahmen gesättigt hat, ist die Feuchtigkeit in der Stahlbeschichtung eingefangen. Dies führt zu einem beschleunigten Verfalls- oder Verrottungsvorgang. Der verrottete Rahmen führt dazu, dass der Boden schadhaft werden kann, wodurch das Ersetzen des verrotteten Holzes oder das Ersetzen des gesamten Bodens erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung zielt auf diese Probleme ab, in dem ein robuster, leichter, wasserresistenter Verbundboden bereit gestellt wird, der leicht herstellbar und installierbar ist. In dieser Gestaltungsform werden bewährte Materialien und Komponenten eingesetzt und die überlegenen Flammen- und Rauchverhaltenseigenschaften von Phenolverbundmaterialien sind enthalten. Diese Ausgestaltung bietet ferner eine Gewichtsreduktion im Vergleich zu herkömmlichen Böden in Beförderungsmitteln.
Eine erfindungsgemäße Platte ist in Anspruch 1 definiert.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung eine Bodenanordnung bereit, die aus Verbundmaterialien aufgebaut ist, die ausreichend steif und wasserresistent sind, um den Anforderungen des Massendurchgangsverkehrs zu genügen. Ferner sind die Komponenten der Bodenanordnung aus einem Verbundmaterial hergestellt, das den erforderlichen Sicherheitstest erfüllen.
Insbesondere stellt die Erfindung unter anderem einen Verbundboden mit Phenolkomponenten bereit. Die Bodenanordnung umfasst eine Verbundplatte mit einem Verbundaufbau. Die Platte wird durch Verbinden zweier dünner Beschichtungen oder Schichten mit einem relativ dicken Kernmaterial hergestellt. Die Beschichtungen sind aus einer strukturellen Phenolzusammensetzung hergestellt. Die Beschichtungen werden nach dem Imprägnieren zweier glasfaserverstärkter Schichten mit Phenolharz ausgehärtet. Das Kernmaterial umfasst eine Kombination aus einem leichtgewichtigen und steifen Schaum mit geschlossenen Zellen und Phenolrippen. Die Phenolrippen liefern die notwendige Verstärkung in dem Boden. Der Schaumkern widersteht der Feuchtigkeitsabsorption und liefert ferner verbesserte Verbindungseigenschaften zu den Beschichtungen. Weitere Vorteile des vorgehärteten gerippten Kerns und Nachteile anderer Kernmaterialien werden im Folgenden erläutert.
Ein Phenolrandabschnitt wird in die Ränder der Bodenplatte gegossen, um das Eindringen von Feuchtigkeit in den Kern zu vermeiden, und um der Bodenplatte eine zusätzliche Widerstandsfähigkeit und Stabilität zu verleihen. Der Phenolrandabschnitt umgibt den Rand der Bodenplatte und ist mit dieser mittels eines Aushärtvorganges an der oberen und unteren Beschichtung verbunden, um den Kern vor Feuchtigkeit zu versiegeln.
Die Phenolbodenanordnung ist in einfacher Weise in die Massenverkehrsmittel einbaubar. Der Boden wird vor Ort aus mehreren vorfabrizierten Bodenplatten zusammengebaut. Der Phenolrandabschnitt ist in einfacher Weise maschinell herstellbar, wodurch das Schaffen einer Verbindung mit hoher Dichte zwischen den Platten möglich ist. Die vorfabrizierten Bodenplatten können in einfacher Weise miteinander durch überlappende Verbindungen verbunden werden, die in den Phenolrandabschnitt eingeschnitten werden. Gewindeplatten und Montierblöcke, die aus dem Randabschnittsmaterial hergestellt sind, können in dem Kern der Platte mit ausgehärtet werden, um eine zusätzliche Festigkeit in Montagebereichen bereitzustellen. Diese Bereiche der Platte können leicht vor Ort gebohrt und mit Gewinde versehen werden, um die Bodenplatte mechanisch an dem Fahrzeugrahmen zu befestigen.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung eine Bodenanordnung bereit mit mehreren Bodenplatten, wie in Anspruch 8 definiert. Die Platten sind jeweils miteinander verbunden, und jede Platte umfasst eine obere Beschichtung, die eine obere Oberfläche definiert, eine untere Beschichtung, die eine untere Oberfläche definiert. Die Anordnung umfasst ferner ein Randabschnittselement, das die obere Beschichtung und die untere Beschichtung berührt und teilweise den Rand der Bodenplatte definiert. Die Bodenanordnung umfasst ferner einen Kern, der zwischen den oberen und unteren Beschichtungen angeordnet ist. Der Kern umfasst einen gerippten Kern mit einer Seitenwand, die das Randabschnittselement berührt.
Hierbei kann die eine Bodenanordnung in Passagierzügen verwendet werden, wobei der Passagierzug einen Wagenaufbau umfasst mit beabstandeten Seitenwänden, beabstandeten Endwänden und einer Bodenaufnahmeanordnung. Die Bodenanordnung umfasst mehrere Bodenplatten, die untereinander verbunden sind, um die Bodenaufnahmeanordnung zu bedecken, wobei die Bodenplatten jeweils eine obere Beschichtung mit zwei Seitenrändern, zwei Endrändern, einer Innenfläche und einer freigelegten Fläche, die die obere Oberfläche der Bodenplatte definiert, umfasst. Ferner umfasst jede Bodenplatte eine untere Beschichtung mit zwei Seitenrändern, zwei Endrändern, einer Innenfläche und eine freigelegte Fläche, die die untere Oberfläche der Bodenplatte definiert. Des Weiteren umfasst jede Bodenplatte zwei Seitenrandabschnitte, wobei jeder der Seitenrandabschnitte eine Innenfläche, eine Außenfläche, die an der Seite der Bodenplatte freigelegt ist, eine Oberseite, die die Innenfläche der oberen Beschichtung berührt, eine untere Fläche, die die innere Fläche der unteren Beschichtung berührt, und zwei Endflächen, die die Länge des Seitenrandabschnitts definieren, aufweist. Ferner umfasst jede Bodenplatte zwei Endrandabschnitte mit einer Innenfläche, die die Endflächen der Seitenrandabschnitte berührt und mit den Seitenrandabschnitten den äußeren Rand bzw. Umfang der Bodenplatte definiert. Die Bodenanordnung umfasst ferner einen Kern, der in den Seitenrandabschnitten und Endrandabschnitten angeordnet ist, wobei der Kern Seitenwände umfasst, die die inneren Wände der Seitenrandabschnitte und der Endrandabschnitte berühren. Der Kern umfasst ferner eine obere Fläche, die die innere Fläche der oberen Beschichtung berührt, und eine untere Fläche, die die innere Fläche der unteren Beschichtung berührt.
Herkömmliche Kernmaterialien, die in Verbundplatten verwendet werden, haben viele Nachteile. Zu den Schwierigkeiten, die sich bei verstärkten Schaumkernen mit trockenen Geweben ergeben, gehört, dass Klebemittel, die zur Verbindung der trockenen Gewebe mit den Schaumkernen verwendet werden, die Anwendung in Industrien mit strengen Sicherheitsauflagen verhindern. Beispielsweise unterliegt die Massenverkehrsindustrie zahlreichen Sicherheitsanforderungen, einschließlich Flammen- und Rauchtestanforderungen für alle Bodenanordnungen, die in Massenverkehrsanwendungen eingesetzt werden. Das Urethanklebemittel, das am häufigsten zur Verbindung verwendet wird, erzeugt beim Verbrennen ein Gas, das nicht den Standard erfüllt, der durch die Sicherheitsregeln festgelegt ist. Daher ist diese Art des verstärkten Kerns nicht für Platten verfügbar, die in der Massenverkehrsindustrie verwendet werden.
Die visuelle Qualitätsinspektion der Phenolverbindung in den Rippen kann ohne einen zerstörenden Test schwierig oder gar unmöglich sein. Die trockenen Gewebe werden teilweise durch das flüssige Phenolharz, das zur Imprägnierung des Glasfaserstoffes für die obere und untere Beschichtung verwendet wird, gesättigt. Da das Gewebe zur gleichen Zeit wie die obere und untere Beschichtung ausgehärtet wird, ist die Integrität und das Ausmaß des Aushärtens, das in dem Gewebe stattgefunden hat, optisch nicht zugänglich. Um die Qualität des Gewebeaushärtens zu bestimmen, muss das Gewebe in irgendeiner Weise sichtbar sein. Beispielsweise könnte die Platte im Querschnitt aufgeschnitten werden.
Zu anderen Schwierigkeiten, die sich durch den Schaumkern mit angehaftetem trockenem Gewebe ergeben, sind das nicht zusammenhängende und ungleichförmige Verbinden mit Phenol aufgrund der Anwesenheit eines Klebstoffes und von Hohlräumen innerhalb des Gewebes. Idealerweise sollte das trockene Gewebematerial vollständig mit dem flüssigen Phenolharz imprägniert sein, um eine konsistente und gleichförmige Phenolverbindung nach dem Aushärten zu erhalten. Das Urethanklebemittel imprägniert jedoch das trockene Material zu Beginn, was wiederum keine geeignete Imprägnierung des Phenolharzes zulässt. Als Folge davon liefern die Urethanbereiche eine schwächere Verbindung als die Phenolbereiche. Ferner wird das Klebemittel von einem Tropfstab aus aufgebracht, der Klebemittel an Zwischenplätzen auf der Stoffoberfläche auftropft. Da das Klebemittel nicht gleichmäßig und vollständig auf das Gewebe aufgetragen wird, können während der Harzimprägnierphase Lufteinschlüsse und Hohlräume auftreten. Diese Hohlräume tragen weiter zur Unvorhersagbarkeit der Gewebseigenschaften bei. Eine vollständig aus Phenol bestehende Verbindung erzeugt ein strukturell steiferes und stärkeres Stück, das zu einer ansprechenden Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit führt.
Eine weitere Schwierigkeit, die sich durch verstärkte Schaumkerne mit trockenen Geweben ergibt, besteht in der Schwierigkeit der Handhabung aufgrund der schwachen Verbindung zwischen dem Schaumkern und dem trockenen Gewebe. Die verstärkten Schaumkerne werden bei der Herstellung der Phenolplatten verwendet und werden daher häufig behandelt und bewegt. Diese Bewegung kann oft zu aufgebrochenen Verbindungen zwischen dem trockenen Gewebe und dem Schaumkern führen. Dies führt zu einem Ausfall und zusätzlichen Kosten, um Systeme zu implementieren, die das Brechen reduzieren.
Die vorliegende Erfindung zielt auf diese Probleme ab, indem ein Verfahren zur Herstellung eines vorgehärteten verstärkten Schaumkernes für die Platte gemäß Anspruch 1 bereit gestellt ist, wie in Anspruch 17 definiert, wobei die Sicherheitsstandards in der Massenverkehrsindustrie übertroffen werden, und wobei eine sichtbare, stärkere und gleichförmigere Phenolverbindung über die gesamte Rippe hinweg bereit gestellt wird.
Insbesondere übertrifft der vorgehärtete verstärkte Kern die Sicherheitstests, die in der Massenverkehrsindustrie erforderlich sind. Die Schaumplatten und der Glasfaserstoff werden unter Verwendung des flüssigen Phenolharzes verbunden. Das ausgehärtete Phenol besteht zusammen mit den anderen Materialien den erforderlichen Sicherheitstest. Klebemittel, die den Standards hinsichtlich der Flammen- und Rauchsicherheitstests nicht entsprechen, werden nicht verwendet.
Des Weiteren ist die Qualität der Phenolverbindung visuell erkennbar, bevor der Kern innerhalb der Beschichtungen der Platte verborgen wird. Nachdem das Verbundelement bei konstanter Temperatur und konstantem Druck ausgehärtet wird, wird das Verbundelement in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Schaumbeschichtungen geschnitten.
Die Kernstreifen weisen zwei Ränder auf, die sowohl die Rippen als auch den Schaum freilegen. Von diesem Punkt an kann die Qualität der Phenolverbindung visuell abgeschätzt werden. Ferner beinhaltet der Glasfaserstoff keine Klebemittel, die eine gleichförmige Sättigung durch das flüssige Phenolharz verhindern. Da die Qualität der Phenolverbindungen visuell verifiziert werden kann und eine gleichförmige Imprägnierung durch das flüssige Phenolharz erreicht werden kann, bleibt die gesamte Leistungsfähigkeit und die Qualität der Bodenplatte gleichmäßig.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann beim Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen offenkundig.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht einer Wagenanordnung, die eine erste Ausführungsform der Erfindung ist.
2 ist eine Aufrissansicht eines Teils der in 1 gezeigten Anordnung.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Bodenplatte, die in der in 2 gezeigten Bodenanordnung enthalten ist.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 3 gezeigten Bodenplatte.
5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 in 3.
6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 in 3.
7 ist eine Draufsicht einer zweiten Wagenbodenanordnung, die eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren für einen vorgehärteten verstärkten Kern als eine Ausführungsform der Erfindung darstellt.
9 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Verbundelementes eines vorgehärteten verstärkten Kerns, der gemäß dem Flussdiagramm aus 8 hergestellt ist.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Platte eines vorgehärteten verstärkten Kerns, der aus dem Verbundelement, das in 9 gezeigt ist, geschnitten ist.

Vor der detaillierten Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung ist anzumerken, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details des Aufbaus und der Anordnung von Komponenten, wie es in der folgenden Beschreibung aufgeführt oder in den Zeichnungen dargestellt ist, beschränkt ist. Die Erfindung erlaubt andere Ausführungsformen und kann auf diverse Arten in der Praxis verwirklicht oder ausgeführt werden. Ferner ist es selbstverständlich, dass die Wortwahl und die Terminologie, die hierin verwendet ist, lediglich der Beschreibung dient und nicht als beschränkend betrachtet werden sollte.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die 1-6 zeigen eine erste Wagenanordnung 10, die eine erfindungsgemäße Ausführungsform darstellt. Gemäß 1 ist die Wagenanordnung 10 ein Passagierzugwagen, der beabstandete Seitenwände 14 und beabstandete Endwände 18 umfasst. Die beiden gegenüberliegenden Seitenwände 14 sind mit den beiden gegenüberliegenden Endwänden 18 verbunden und definieren zusammen den Umfang der Anordnung 10. Die Wagenanordnung 10 umfasst ferner eine Bodenaufnahmeanordnung 22 (in 1 gestrichelt gezeichnet). Die Bodenaufnahmeanordnung 22 erstreckt sich um den Rand der Wagenanordnung 10, wobei Elemente in Intervallen beabstandet senkrecht zur Länge vorgesehen sind. Die Wagenanordnung 10 umfasst ferner (1 und 2) eine Bodenanordnung 26, die an der Bodenaufnahme befestigt ist und von den Seitenwänden 14 und den Endwänden 18 umschlossen ist.
Gemäß 2 umfasst die Bodenanordnung 26 mehrere Bodenplatten 30 und zwei Endplatten 34. Die Bodenanordnung 26 trägt Passagiere, Sitze und dergleichen innerhalb des Verkehrswagens 10. Die Bodenplatten 30 und die Endplatten 34 sind miteinander verbunden, um die gesamte Fläche innerhalb des Wagens 10 zu bedecken.
Die Bodenanordnung 26 einschließlich der Platten 30 und 34 kann auf zahlreiche Arten gestaltet sein, um einen Boden für ein Massenverkehrsmittel bereitzustellen. Beispielsweise zeigt 7 eine zweite Wagenbodenanordnung 38, die eine alternative Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die Bodenanordnung 38 ist geeignet für die Verwendung als Boden in einem Fahrerabteil, das innerhalb eines Passagierbusses und über dem Busrahmen angeordnet ist. Die Bodenplatte 38 besitzt einen Rand, der sich deutlich von dem Boden 26 unterscheidet, wobei der Aufbau jedoch die gleichen grundlegenden Komponenten aufweist.
Die Bodenplatten 30, 34 sind von ähnlichem Aufbau. Die einzelnen Formen hängen jeweils von der Position der Platte und der Anordnung der Seitenwände 14 und der Endwände 18 der Wagenanordnung 10 ab, die die Bodenanordnung 26 umgeben. Daher wird zur Erleichterung des Verständnisses lediglich eine einzelne Bodenplatte 30 detailliert beschrieben.
Gemäß den 3 und 4 umfasst jede Bodenplatte 30 zwei seitliche Randabschnitte 42 und zwei Endrandabschnitte 46. Die beiden Endrandabschnitte 46 sind durch eine gewisse Entfernung getrennt und sind mit den Enden der seitlichen Randabschnitte 42 verbunden. Die Bodenplatte 30 umfasst ferner einen Kern 50. Der Kern 50 nimmt den Raum ein, der durch die verbundenen Paare der Randabschnitte 42, 46 definiert ist. Das Kernmaterial kann Balsa, Sperrholz, Schaum, verstärkte Materialien oder eine beliebige Kombination davon umfassen. Die Bodenplatte 30 umfasst ferner eine obere Beschichtung 54 und eine untere Beschichtung 58. Die obere Beschichtung 54 ist über und die untere Beschichtung 58 ist unter dem Kern 50, den Endrandabschnitten 46 und den seitlichen Randabschnitten 42 angeordnet. Die Beschichtungen 54, 58 und die Randabschnitte 42, 46 wirken so, dass Feuchtigkeit das Innere der Platte 30 nicht erreichen kann.
Die obere Beschichtung 54 stellt eine widerstandsfähige Fläche an der oberen Oberfläche der Bodenplatte 30 bereit. Die obere Beschichtung 54 stellt eine innere Fläche 62 bereit, die die Oberseite des Kerns 50, die Seitenrandabschnitte 42 und die Endrandabschnitte 46 berührt. Die obere Beschichtung 54 stellt ferner eine freigelegte Fläche 66 bereit, die die Oberseitenfläche der Bodenplatte 30 definiert.
Die untere Beschichtung 58 stellt eine widerstandsfähige Fläche an der unteren Seite der Platte 34 für Stabilitätszwecke und Montagezwecke bereit. Die untere Beschichtung 58 umfasst ferner eine innere Fläche 70 und eine freigelegte Fläche 74. Die innere Fläche 70 berührt die Unterseite des Kerns 50, die seitlichen Randabschnitte 42 und die Endrandabschnitte 46. Die freigelegte Fläche 74 definiert die untere Oberfläche der Bodenplatte 30.
Die seitlichen Randabschnitte 42 umfassen jeweils eine innere Fläche 78 und eine äußere Fläche 82. Die innere Fläche 78 des seitlichen Randabschnitts 42 berührt den Kern 50, und die äußere Fläche 82 des seitlichen Randabschnitts 42 ist an der Seite der Bodenplatte 30 freigelegt. Der seitliche Randabschnitt 42 umfasst ferner eine obere Fläche 86 und eine untere Fläche 90. Die obere Fläche 86 des seitlichen Randabschnitts 42 ist mit der inneren Fläche 62 der oberen Beschichtung 54 in Berührung, und die untere Fläche 90 des seitlichen Randabschnitts 42 ist mit der inneren Fläche 70 der unteren Beschichtung 58 in Berührung. Der seitliche Randabschnitt 42 umfasst ferner zwei Endflächen 94 (eine davon ist gezeigt). Die Endflächen 94 definieren die Länge des seitlichen Randabschnitts 42.
Die Endrandabschnitte 46 umfassen jeweils eine innere Fläche 98 und eine äußere Fläche 102. Die innere Fläche 98 des Endrandabschnitts 46 ist mit den Endflächen 94 der seitlichen Randabschnitte 42 in Berührung, die zusammen den äußeren Rand der Bodenplatte 30 definieren. In dem Bereich zwischen den seitlichen Randabschnitten 42 ist die innere Fläche 98 des Endrandabschnitts 46 mit dem Kern 50 in Berührung. Die äußere Fläche 102 des Endrandabschnitts 46 ist an der Seite der Bodenplatte 30 freigelegt. Der Endrandabschnitt 46 umfasst ferner eine obere Fläche 106 und eine untere Fläche 110. Die obere Fläche 106 des Endrandabschnitts 46 berührt die innere Fläche 62 der oberen Beschichtung 54, und die untere Fläche 110 des Endrandabschnitts 46 berührt die innere Fläche 70 der unteren Beschichtung 58. Der Endrandabschnitt 46 umfasst ferner zwei Endflächen 114 (eine davon ist gezeigt). Die Endflächen 114 des Endrandabschnitts 46 sind an den Seiten der Bodenplatte freigelegt.
Die Endrandabschnitte 46 umfassen ferner eine Eingriffsfläche 118. Die Eingriffsfläche 118 lässt ein einfaches Zusammenfügen vorgefertigter Bodenplatten 30 in dem Massentransportmittel zu. Typischerweise ist diese Fläche als überlappende Verbindungsfläche ausgebildet. Die Eingriffsflächen 118 berühren eine weitere Eingriffsfläche 118 einer benachbarten Bodenplatte 30.
Gemäß 6 umfasst die Eingriffsfläche 118 Bohrungen 122 und Senkungen 126. Die Bohrungen und Senkungen 122, 126 ermöglichen zusammen mit der Eingriffsfläche 118 ein mechanisches Befestigen benachbarter Bodenplatten 30, 34 Ende an Ende aneinander und das Befestigen der Bodenplatten 30 an der Bodenaufnahme 22.
Gemäß 4 nimmt der Kern 50 das Innere der Bodenplatte 30 ein. Die Seiten des Kerns 50 berühren die inneren Flächen 98, 78 der Endrandabschnitte 46 und der seitlichen Randabschnitte 42. Der Kern 50 umfasst eine obere Fläche und eine untere Fläche. Die obere Fläche des Kerns 50 ist mit der inneren Fläche 62 der oberen Beschichtung 54 in Berührung, und die untere Fläche des Kerns 50 ist mit der inneren Fläche 70 der unteren Beschichtung 58 in Berührung. Der Kern 50 umfasst einen vorgehärteten verstärkten Kern 130, einen Montageblock 134 (nicht gezeigt) und einen Gewindeblock 138. Gemäß den 4 und 5 stellt der vorgehärtete verstärkte Kern 130 eine Aufnahme für die Bodenplatte 30 bereit und umfasst mehrere Schaumstreifen 142 und mehrere Rippen 146. Die Rippen 146 und die Schaumstreifen 142 sind in alternierenden Schichten angeordnet. Der vorgehärtete verstärkte Kern 130 und das Verfahren zur Herstellung desgleichen werden nachfolgend detailliert beschrieben.
Insbesondere beinhalten gemäß 5 die Rippen 146 innerhalb des vorgehärteten verstärkten Kerns 130 einen oberen Rand und einen unteren Rand. Der obere Rand der Rippe 146 ist mit der inneren Fläche 62 der oberen Beschichtung 54 in Berührung, und der untere Rand der Rippe 146 ist mit der inneren Fläche 70 der unteren Beschichtung 58 in Berührung. Die Rippe 146 umfasst ferner zwei freigelegte Ränder. Die freigelegten Ränder der Rippe sind auf dem geschichteten Ende des vorgehärteten verstärkten Kerns 130 angeordnet und sind, wie in der bevorzugten Ausführungsform gezeigt, mit der inneren Fläche 98 des Endrandabschnitts 46 in Berührung. Die Rippe 146 umfasst ferner zwei Eingriffsflächen. Die Eingriffsflächen der Rippe sind mit zwei inneren Schaumstreifen 142 oder einem inneren Schaumstreifen 142 und einem Endschaumstreifen 142 in Berührung.
Ferner umfassen die Schaumstreifen 142 eine Oberseitenfläche und eine Unterseitenfläche. Die Oberseitenfläche der Schaumstreifen ist mit der inneren Fläche 62 der oberen Beschichtung 54 in Berührung, und die Unterseitenfläche des inneren Schaumstreifens ist mit der inneren Fläche 70 der unteren Beschichtung 58 in Berührung. Der innere Schaumstreifen 142 umfasst ferner zwei freigelegte Enden. Die freigelegten Enden sind an dem geschichteten Ende des vorgehärteten verstärkten Kerns 130 angeordnet und sind, wie in der bevorzugten Ausführungsform gezeigt, mit der inneren Fläche 98 des Endrandabschnitts 46 in Berührung. Der Schaumstreifen 142 umfasst ferner zwei Eingriffsflächen. Die Eingriffsflächen der Schaumstreifen berühren die Eingriffsflächen der benachbarten Rippen 146.
Der vorgehärtete verstärkte Kern 130 umfasst ferner Aufnahmeausschnitte 150. Die Aufnahmeausschnitte 150 stellen einen Raumbereich für andere Komponenten, etwa einen Montageblock 134 oder einen Gewindeblock 138 bereit, so dass diese in dem Kern 50 ausgehärtet werden. Die Aufnahmeausschnitte 150 werden durch Entfernen von Material aus dem vorgehärteten Kern 130 geschaffen. Die Aufnahmeausschnitte 150 können beliebig innerhalb des vorgehärteten verstärkten Kerns 130 angeordnet sein und können in Größe und Form variieren.
Der Montageblock 134 umfasst eine Oberseitenfläche und eine Unterseitenfläche, und wird verwendet, um eine verbesserte Widerstandsfähigkeit in konzentrierten Bereichen der Bodenanordnung 26, beispielsweise zum Befestigen von Objekten, etwa von Sitzbefestigungen, etc. an der Bodenanordnung 26, bereitzustellen. Die Oberseitenfläche des Montageblocks 134 berührt die innere Fläche 62 der oberen Beschichtung 54, und die Unterseitenfläche des Montageblocks 134 berührt die innere Fläche 70 der unteren Beschichtung 78. Der Montageblock 134 passt in die Innenseite des Aufnahmeausschnitts 150, ist im Wesentlichen aus Phenolmaterial hergestellt und ist nicht auf eine spezielle zweidimensionale geometrische Form beschränkt.
Der Gewindeblock 138 umfasst eine Oberseitenfläche und eine Unterseitenfläche und liefert ein Mittel zur Bereitstellung einer konzentrierten Verstärkung in der Bodenanordnung 10, beispielsweise für mechanische Befestigungselemente. Der Gewindeblock passt ebenso in einen Aufnahmeausschnitt 150 in dem vorgehärteten verstärkten Kern 130. Der Gewindeblock 138 umfasst ferner eine Gewindeplatte 154. Die Gewindeplatte 154 wird im Zentrum des Gewindeblocks 138 gehärtet. Der Gewindeblock 138 ist ebenso nicht auf eine spezielle zweidimensionale geometrische Form beschränkt. Die Gewindeplatte 154 ist vorzugsweise aus Stahl hergestellt und stellt die mechanischen Eigenschaften bereit, die zum Einschneiden von Gewinden in die Bodenplatte und zur Verwendung von mechanischen Befestigungselementen mit Gewinden erforderlich sind.
Die strukturellen Phenolverbundbeschichtungen werden aufgrund ihrer überlegenen Flammen- und Raucheigenschaften bevorzugt. Die Beschichtungen werden ferner vorzugsweise in bi-axialen Orientierungen, d. h. bei 0 und bei 90 Grad, angeordnet, um die strukturelle Steifigkeit bereitzustellen. Das Randabschnittsmaterial ist ein verstärktes syntaktisches Phenolmaterial, das in die erforderliche Form gebracht wird, nachdem die Platte zusammengefügt ist.
Die Kombination aus Phenolbeschichtungen, Rippen, Randabschnittsmaterial und geschlossenem Schaumkernmaterial führt zu einer leichten Bodenplatte und Bodenanordnung mit hoher Widerstandsfähigkeit. Die laminierte Struktur lässt das Einsickern von Feuchtigkeit oder anderen korrosiven Elementen nicht zu und liefert eine ausgezeichnete Verbindung zu den Verbundbeschichtungen. Eine Bodenanordnung unter Verwendung des offenbarten Aufbaus kann ein Gewicht von ungefähr 20,82 kg/m³ (1.3 Pfund pro Quadratfuß) aufweisen und gleichzeitig ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit, der Akustik und des thermischen Verhaltens aufweisen. Das Verfahren zur Herstellung des vorgehärteten verstärkten Kerns 130, der eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, ist in dem Flussdiagramm in 8 gezeigt. Zunächst wird ein im Wesentlichen rechteckiges Brett eines steifen Schaumkernes mit geschlossener Zelle 158 bereitgestellt, um als eine Basis (210) zu dienen. Die Randabmessungen dieser Schaumkernbasis 158 sollten so bemessen sein, um ein bequemes Arbeiten zu ermöglichen, und sind durch die Größe der Aushärtpresse und des Aushärtofens begrenzt. In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Schaumkernbasis 158 flach auf einem Präpariertisch aufgebracht. Der Präpariertisch muss groß genug sein, um die Größe der Basis 158 aufzunehmen. Die Oberfläche des Tisches ist mit drei vertikalen Stoppelementen versehen, die zur Ausrichtung aufeinanderfolgender Schichten in der gleichen Position wie die Basisschicht 158 verwendet werden. Das erste vertikale Stoppelement ist an dem kürzeren seitlichen Rand des Tisches vorgesehen, wohingegen das zweite und das dritte Stoppelement durch eine gewisse Entfernung beabstandet sind und an der längeren Längsseite des Tisches vorgesehen sind. Wenn die Schaumkernbasis 158 auf dem Tisch positioniert ist, wird der seitliche Rand gegen das erste Stoppelement gedrückt. Unter Beibehaltung der Berührung mit dem ersten Stoppelement wird die Schaumkernbasis 158 so bewegt, dass der Längsrand an dem zweiten und dem dritten Stoppelement ruht. Die bevorzugte Dicke des Schaumkerns beträgt 2,03 cm (0.80 Inch), und die Dicke bleibt vorzugsweise gleichförmig während des Stapelprozesses. Die Kerndicke kann für unterschiedliche Bodenplatten verändert werden und hängt von den gewünschten Stärke- zu Gewichts-Eigenschaften ab.
Anschließend wird die Schaumkernbasis 158 mit einer dünnen Schicht aus flüssigem Phenolharz (214) beschichtet. Schaumkernzwischenelemente 166 werden ebenso mit einer dünnen Schicht aus flüssigem Phenolharz beschichtet, wie dies später erläutert wird. Das Harz kann mittels Bürsten oder durch andere bekannte Mittel aufgebracht werden. Nach Behandlung des Kerns 158 wird eine Schicht aus bi-axial orientiertem Glasfasergewebe 162 auf den Schaumkern 158 und dem flüssigen Phenolharz (218) angeordnet. In der bevorzugten Ausführungsform sollten die Fäden des Glasfasergewebes 162 um einen 45 Grad Winkel relativ zu der durch die Längs- und Seitenränder des Schaumkerns 158 definierten Achse versetzt sein, um eine optimale Stärke zu erhalten. Ferner sollte das Glasfasergewebe 162 auf eine Größe zugeschnitten sein, die ungefähr der Oberfläche des Schaumkerns 158 entspricht, und sollte so positioniert sein, um die Oberfläche des Schaumkerns 158 zu bedecken. Anschließend imprägniert eine weitere Schicht aus flüssigem Phenolharz das Glasfasergewebe 162 (222). Diese kann in ähnlicher Weise aufgebracht werden, wie dies zuvor beschrieben ist. In anderen Ausführungsformen können mehrere Schichten aus Glasfasergewebe 162 auf der bereits bestehenden Glasfasergewebeschicht 162 angeordnet werden. Wenn mehr als eine Schicht aus Glasfasergewebe 162 aufgebracht wird, wird die zweite Schicht aus Glasfasergewebe 162 unmittelbar auf dem ersten Glasfasergewebe 162 angeordnet, nachdem das Phenolharz auf das erste aufgetragen worden ist. Wenn die zweite Schicht aus Glasfasergewebe 162 die erste Schicht 162 bedeckt, muss die zweite Schicht mit einer Schicht aus flüssigem Phenolharz in ähnlicher Weise benetzt werden. Anders ausgedrückt, die Schritte (218) und (222) werden wiederholt, um die gewünschte Dicke des Glasfasergewebes 162 zu erhalten.
Wenn die gewünschte Dicke erreicht ist, wird ein Schaumkernzwischenelement 166 auf dem Glasfasergewebe 162 angeordnet (226). Das Zwischenelement wird dann mit einer dünnen Schicht aus flüssigem Phenolharz ähnlich zu der Beschichtung der Schaumkernbasis im Schritt (214) beschichtet. In der bevorzugten Ausführungsform werden die drei Tischstoppelemente als Führungen verwendet. Als Folge davon umschließen die Oberseitenfläche der Schaumkernbasis 158 und die untere Fläche des Schaumkernzwischenelements 166 das Glasfasergewebe 162, das mit dem flüssigen Phenolharz imprägniert ist. Anschließend können mehrere Schichten aus Glasfasergewebe 162 auf dem Schaumkernzwischenelement 166 angeordnet, mit dem flüssigen Phenolharz imprägniert und anschließend von einem weiteren Schaumkernzwischenelement 166 in einer mit den Schritten (218), (222) und (226) konsistenten Weise bedeckt werden. Anders ausgedrückt, mehrere Schaumkernzwischenelemente 166 können verwendet werden, wobei mehrere Schichten aus imprägniertem Glasfasergewebe 162 zwischen den Schaumkernzwischenelementen 166 angeordnet werden, wie dies in 8 gezeigt ist.
Ein aufeinanderfolgendes Stapeln auf diese unterschiedlichen Arten erzeugt ein Verbundelement 170. Wenn das Verbundelement 170 die gewünschte Höhe erreicht, wird eine Schaumkernoberseite 174 auf dem Verbundelement 170 angeordnet (226). Diese Schaumkernoberseite 8 ist ähnlich zu den Schaumkernzwischenelementen 166 und der Schaumkernbasis 158 mit Ausnahme, dass es den Stapel vervollständigt und eine trockene obere Oberfläche aufweist. Die gewünschte Dicke des Verbundelements hängt von äußerlichen Faktoren ab und ist nicht durch den Prozess selbst beschränkt. Da das Verbundelement 170 schließlich in vorgehärtete verstärkte Kernplatten 178 geschnitten wird, ist die Dicke des Verbundelements 170 häufig durch die verfügbare bequeme Schneidetiefe bestimmt.
In der bevorzugten Ausführungsform wird ein weiteres Verbundelement 170 auf dem vorhergehenden Verbundelement auf dem gleichen Präpariertisch vorbereitet. Es wird ein Trennpapier oder eine Trennschicht zwischen zwei Verbundelementen 170 eingelegt, um einen Verbundelementstapel zu schaffen. Die Höhe des Verbundelementstapels ist durch die verfügbare Größe innerhalb der Aushärtpresse begrenzt.
Nachdem das Verbundelement 170 oder der Verbundelementstapel zu der gewünschten Höhe aufgebaut ist, wird das Verbundelement 170 oder der Verbundelementstapel bei einer erforderlichen Temperatur und einem erforderlichen Druck ausgehärtet (234). Vor dem Aushärten muss das Verbundelement 170 oder der Verbundelementstapel in eine Aushärtpresse eingeladen werden. Ein Beispiel einer Aushärtpresse besteht aus einer unteren Platte und einer oberen Platte, die Druck auf den Oberflächenbereich des Verbundelementstapels ausüben. Das Verbundelement 170 oder der Verbundelementstapel muss von dem Präpariertisch zur Aushärtpresse so transportiert werden, dass eine Verschiebung der Position der diversen Schichten vermieden wird. Beispielsweise kann der Präpariertisch zu der Aushärtpresse gerollt werden und bei einer Höhe positioniert werden, die ein einfaches Überführen des Verbundelements 170 oder des Verbundelementstapels von dem Präpariertisch zu der unteren Platte der Aushärtpresse ermöglicht.
Die Aushärtpresse härtet das Verbundelement 170 oder den Verbundelementstapel aus, indem der notwendige Druck und die Wärme zugeführt werden (234). Nachdem der Verbundelementstapel in der Aushärtpresse angeordnet ist, wird die obere Platte nach unten auf die Oberseite des Verbundelementstapels gedrückt, um einen gewünschten konstanten Druck auszuüben. Insbesondere liegt der bevorzugte Druck zwischen 172,37 bis 337,84 kPa (25 bis 49 Pfund pro Quadratinch), aber der optimale Druck kann von der Dicke der in den Verbundelementen verwendeten Schichten abhängen. Nachdem der Druck auf das Verbundelement 170 oder den Verbundelementstapel ausgeübt ist, wird das Verbundelement 170 oder der Verbundelementstapel in einer Umgebung mit konstanter Temperatur angeordnet. Vorzugsweise liegt die Umgebungstemperatur über der Raumtemperatur. Noch vorteilhafter liegt die Umgebungstemperatur zwischen ungefähr 71,1 bis 82,2°C (160-180 Grad Fahrenheit). Dies kann erreicht werden, indem die Aushärtpresse in einen großen konventionellen Ofen eingeführt wird. Wenn das Verbundelement 170 oder der Verbundelementstapel in dem Ofen positioniert ist, härtet es vorzugsweise bei einer konstanten Temperatur und unter einem konstanten Druck für eine spezifizierte Zeitdauer aus. Die Aushärtzeit hängt von der Dicke der Rippen und der Kerne und der Größe des gesamten Umfangs des Verbundelements 170 oder des Verbundelementstapels ab. Im Allgemeinen liegt die Zeit zwischen zwei und drei Stunden.
Anschließend wird das Verbundelement 170 oder der Verbundelementstapel abgekühlt (238). Die Aushärtpresse wird aus dem Ofen entfernt, und der Verbundelementstapel wird bei Raumtemperatur oder darunter für ungefähr zwei Stunden abgekühlt. Wenn die Aushärtpresse und der Verbundelementstapel abgekühlt sind, wird die obere Platte nach oben bewegt, um den auf den Verbundelementstapel ausgeübten Druck abzubauen. Der Verbundelementstapel wird dann aus der Aushärtpresse in geeigneter Weise entfernt. Dies kann erreicht werden, indem die Verbundelemente 170 einzeln aus dem Verbundelementstapel entfernt und diese an einem geeigneten Ort zur Vorbereitung für den Schneidevorgang positioniert werden.
Das Verbundelement 170 wird in Streifen geschnitten, um vorgehärtete verstärkte Kernplatten 178 bereitzustellen (242). Vorzugsweise wird eine Plattensäge mit Diamantklinge für den Schneidevorgang verwendet. Andere Verfahren zum Schneiden der Verbundelemente in vorgehärtete verstärkte Kernplatten 178 schließen die Verwendung einer horizontalen Bandsäge und die Verwendung einer Diamantschneide- und andere ähnliche Schneideverfahren, die dem Fachmann geläufig sind, ein. Insbesondere werden die Enden bearbeitet und abgeschabt, um überschüssiges ausgehärtetes Phenolharz zu entfernen und um saubere und quadratische Ränder um den Rand des Verbundelements 170 herum zu erhalten. Anschließend werden die vorgehärteten verstärkten Kernplatten 178 aus dem Verbundelement 170 mit einer gewünschten Dicke, abhängig von der benötigten Bodenplattendicke, geschnitten. Schließlich kann ein Präzisionsschleifer verwendet werden, um eine Dicke innerhalb von 0,51 mm (0.020 Inch) Toleranz zu schaffen, um eine höhere Genauigkeit in der Dicke der vorgehärteten verstärkten Kernplatten 178 zu erzeugen. Nachdem die vorgehärteten verstärkten Kernplatten 178 geschnitten und geschliffen sind, sind diese für das Zusammenfügen und das Verbinden innerhalb einer Bodenplatte 30 bereit. Im Allgemeinen umfassen die vorgehärteten verstärkten Kernplatten 178 den gesamten Kern 50 innerhalb der Platte 30. Genauer gesagt, die vorgehärteten verstärkten Kernplatten 178 müssen den Hohlraum zwischen der oberen Beschichtung 54 und der unteren Beschichtung 58 und innerhalb des Umfangs, der durch die Randabschnitte 42, 46 definiert ist, füllen. Das Zusammensetzen beginnt an der inneren Fläche 70 der unteren Beschichtung 58, die in einen Montagetisch mit Stahlrahmen eingesetzt ist. Zunächst werden die Längen der vorgehärteten verstärkten Kernplatten 178 so geschnitten, dass diese mit einer notwendigen Abmessung der Platte 30 in der ersten Richtung übereinstimmen. Anschließend werden die vorgehärteten verstärkten Kernplatten 178 aneinander gelegt, um die zweite Abmessung in der anderen Richtung auszufüllen. Es kann eine Rippe zwischen aneinanderstoßenden Kernen mittels zweier Verfahren geschaffen werden. Erstens, es wird nichts zwischen den aneinanderstoßenden Kerne angeordnet, so dass dieser Raumbereich vollständig durch das flüssige Phenolharz getränkt wird. Alternativ kann ein trockener Glasfasergewebsstreifen dazwischen positioniert werden, der durch das Phenolharz imprägniert wird. Da kein Verbundklebestoff erforderlich ist, ist eine gleichförmige Imprägnierung durch das flüssige Phenolharz möglich. Die Breite der vorgehärteten verstärkten Kernplatten 178 hängt von der Höhe des Verbundelements 170 ab, und daher ist es für größere Platten 30 effizienter, die Höhe des Verbundelements 170 so groß als möglich zu machen. Ein größeres Verbundelement 170 erhöht die Montagegeschwindigkeit für die Platte, da eine geringere Anzahl an vorgehärteten verstärkten Kernplatten 178 zu verbinden ist. In der bevorzugten Ausführungsform kann eine Rippe zwischen den aneinanderstoßenden vorgehärteten verstärkten Kernplatten 178 und den Randabschnitten 42, 46 durch das jeweilige Verfahren, das zuvor hinsichtlich der aneinanderstoßenden Kerne beschrieben ist, geschaffen werden. Wenn der gesamte Bereich mit den vorgehärteten verstärkten Kernplatten 178 und anderen Elementen, die im Kern 50 vorhanden sind, etwa Montageblöcke 134 oder Gewindeblöcke 138, gefüllt ist, wird die obere Beschichtung 54 aufgetragen, und die gesamte Platte 30 wird ausgehärtet. Nach der Plattenaushärtung ist die Phenolplatte mit dem vorgehärteten verstärkten Kern für weitere notwendige Verarbeitungsschritte bereit.
Diverse Merkmale der Erfindung sind in den folgenden Patentansprüchen aufgeführt.

Claims

Platte (30) mit: einer oberen Beschichtung (54); einer unteren Beschichtung (58); einem Randabschnitt (42, 46), der eine innere Fläche (62) der oberen Beschichtung (54) und eine innere Fläche (70) der unteren Beschichtung (58) berührt, wobei der Randabschnitt (42, 46) im Wesentlichen den Umfang der Platte (30) definiert; und einem Kern (50), der zwischen der oberen (54) und der unteren Beschichtung (58) und innerhalb des durch den Randabschnitt (42, 46) definierten Umfangs angeordnet ist, wobei die obere Beschichtung (54), die untere Beschichtung (58) und der Randabschnitt (42, 46) aus einer Phenolmischung bestehen, der Kern (50) ein vorgehärteter verstärkter Kern (130) ist, und der vorgehärtete verstärkte Kern (130) zumindest eine Phenolrippe (146) und mehrere Schaumstreifen (142) umfasst, wobei die Phenolrippe (146) zwischen zwei Schaumstreifen (142) angeordnet ist.
Eine Platte (30) nach Anspruch 1, wobei der Randabschnitt (42, 46) ferner mindestens eine Eingriffsfläche (118) aufweist.
Eine Platte (30) nach Anspruch 2, wobei die Eingriffsfläche (118) eine überlappende Verbindung ist.
Eine Platte (30) nach Anspruch 3, wobei die überlappende Verbindung ferner zumindest eine Bohrung (122) aufweist.
Eine Platte (30) nach Anspruch 1, wobei der Kern (50) ferner zumindest einen Gewindeblock (138) umfasst.
Eine Platte (30) nach Anspruch 1, wobei der Kern (50) zumindest einen Montageblock (134) umfasst.
Platte (30) nach Anspruch 1, wobei der Kern (50) zumindestens einen Gewindeblock (138) umfasst, wobei der Gewindeblock (138) eine Gewindeplatte (154) aufweist.
Bodenanordnung (29) mit: mehreren Platten (30), wobei die Platten (30) untereinander verbunden sind, und jede Platte (30) der mehreren Platten (30) umfasst: eine obere Beschichtung (54), eine untere Beschichtung (58), einen Randabschnitt (42, 46), der eine innere Fläche (62) der oberen Beschichtung (54) und eine innere Fläche (70) der unteren Beschichtung (58) berührt, wobei der Randabschnitt (42, 46) im Wesentlichen den Umfang der Platte (30) definiert; und einen Kern (50), der zwischen der oberen (54) und unteren Beschichtung (58) und innerhalb durch den Randabschnitt (42, 46) definierten Umfangs angeordnet ist, wobei die obere Beschichtung (54), untere Beschichtung (58) und der Randabschnitt (42, 46) aus einer Phenolmischung bestehen, der Kern (50) ein vorgehärteter verstärkter Kern (130) ist, und der vorgehärtete verstärkte Kern (130) zumindest eine Phenolrippe (146) und mehrere Schaumstreifen (142) umfasst, wobei die Phenolrippe (146) zwischen zwei Schaumstreifen (142) angeordnet ist.
Eine Bodenanordnung (26) nach Anspruch 8, wobei der Randabschnitt (42, 46) ferner zumindest eine Eingriffsfläche (118) aufweist.
Eine Bodenanordnung (26) nach Anspruch 9, wobei die Eingriffsfläche (118) eine überlappende Verbindung ist.
Eine Bodenanordnung (26) nach Anspruch 10, wobei die überlappende Verbindung ferner zumindest eine Bohrung (122) aufweist.
Eine Bodenanordnung (26) nach Anspruch 8, wobei der Kern (50) ferner zumindest einen Gewindeblock (138) aufweist.
Eine Bodenanordnung (26) nach Anspruch 8, wobei der Kern (50) ferner zumindest einen Montageblock (134) aufweist.
Bodenanordnung (26) nach Anspruch 8, wobei der Randabschnitt (42, 46) aus einem Material hergestellt ist, das in der Lage ist, die Testanforderungen in der Massenverkehrsindustrie zu erfüllen.
Bodenanordnung (26) nach Anspruch 8, wobei der Randabschnitt (42, 46) aus einem wasserbeständigen Material hergestellt ist.
Verwendung einer Bodenanordnung (26) nach einem der Ansprüche 8-15 als Bodenanordnung in Massenverkehrsmitteln, wobei das Massenverkehrsmittel eine Wagenanordnung (10) mit beabstandeten Seitenwänden (14), beabstandeten Endwänden (18) und einer Bodenaufnahmeanordnung (22) aufweist.,
Platte (30) nach Anspruch 1, wobei der vorgehärtete verstärkte Kern (130) mittels eines Verfahrens hergestellt ist, das die Schritte aufweist: Bereitstellen eines Schaumkerns (158), der als eine Basis dient, Anordnen zumindest einer Gewebeschicht (162) auf der Schaumkernbasis (158), Imprägnieren jeder Gewebeschicht (162) mit Phenolharz, Anordnen einer Oberschicht des Schaumkerns (158) auf dem imprägnierten Gewebe (162), um ein Verbundelement (170) zu schaffen, Aushärten des Verbundelements (170) bei geeigneter Temperatur und Druck, und Kühlen des Verbundelements (170).
Platte (30) nach Anspruch 17, wobei das Verfahren zur Herstellung des vorgehärteten verstärkten Kerns (130) des Weiteren die Schritte umfasst: Anordnen zumindest einer Zwischenschicht (166) des Schaumkerns (158) auf dem imprägnierten Gewebe; Anordnen zumindest einer Gewebeschicht (162) auf der Schaumkernzwischenschicht (166); und Imprägnieren jeder Gewebeschicht (162) mit Phenolharz.
Platte (30) nach Anspruch 17, wobei das Verfahren zur Herstellung des vorgehärteten verstärkten Kerns (130) des Weiteren die Schritte umfasst: Schneiden des Verbundelements (170) entlang einer Ebene senkrecht zu der Ebene der Kerne (158), um eine Platte (30) eines vorgehärteten verstärkten Kerns (130) bereitzustellen.
Platte (30) nach Anspruch 17, wobei der Schaumkern (158) ein steifer Schaum mit geschlossener Zelle ist.
Platte (30) nach Anspruch 17, wobei das Gewebe (162) ein Glasfasergewebe ist.
Platte (30) nach Anspruch 21, wobei das Glasfasergewebe (162) bi-axial orientiert ist.
Platte (30) nach Anspruch 17, wobei die Temperatur konstant ist.
Platte (30) nach Anspruch 23, wobei die konstante Temperatur zwischen 71,1 und 82,2 °C (160 und 180 Grad Fahrenheit) liegt.
Platte (30) nach Anspruch 17, wobei der Druck konstant ist.
Platte (30) nach Anspruch 25, wobei der Druck zwischen 172,34 und 275,79 kPa (25 und 40 psi) liegt.