DE102013209495A1

DE102013209495A1 - Schwellensohle für eine Bahnschwelle

Info

Publication number: DE102013209495A1
Application number: DE201310209495
Authority: DE
Inventors: Detlef Fiedler
Original assignee: GKT Gummi- und Kunststofftechnik Fuerstenwalde GmbH; GUMMI KUNSTSTOFFTECHNIK GKT
Current assignee: GKT Gummi- und Kunststofftechnik Fuerstenwalde GmbH; GUMMI KUNSTSTOFFTECHNIK GKT
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2014-11-27
Anticipated expiration: 2033-05-23
Also published as: DE102013209495B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwellensohle für eine Bahnschwelle mit einer Trägerstruktur aus einem elastischen Polymermaterial und einer Anbringstruktur; wobei die Anbringstruktur durch eine Oberflächenmodifikation der Trägerstruktur als Faserstruktur ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Bahnschwelle mit einer solchen Schwellensohle und ein Verfahren zum Herstellen einer Schwellensohle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwellensohle für eine Bahnschwelle, eine Bahnschwelle sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Schwellensohle.
Es wird beispielsweise eine Schwellensohle beschrieben, die aus einem hochpolymeren elastischen Material zur direkten Anbindung an eine Spannbetonschwelle aus frischem, ungebundenen Beton besteht, zum Zweck der Schotterschonung, Schwingungs- und Schallentkopplung beim Gleisbau für den Schienenverkehr.
Als Schwellenbesohlung oder Schwellensohle wird eine unterseitig an Bahnschwellen angeordnete elastische Schicht bezeichnet. Sie darf sich nicht ablösen, die Sohlen dürfen durch eindringende Spitzen oder Kanten von Schotterkörnern nicht zersetzt werden und sie müssen gegen sonstige Einflüsse (wie Alterung, thermische und chemische Einwirkungen) beständig sein. Diese unterseitigen Beschichtungen können im Fertigungsprozess beim Betonieren der Schwellenkörper im Frischbeton aufgelegt, oder nachträglich an den Unterseiten der Betonschwellen aufgeklebt werden. Da die Schwellensohle fest mit der Betonschwellenunterseite verbunden ist, schont sie den Schotter, erhöht die Gleisstabilität und verbessert die dynamischen sowie akustischen Eigenschaften des Gleisoberbaues.
Schwellensohlen unterscheiden sich in der Anbindung an die Betonschwelle. Derzeit werden sie üblicherweise während des Betonierens formschlüssig in den ungebundenen Beton eingefügt, als einschichtige Platte aus elastischem hochpolymeren Material mit besonders ausgeformter und ggf. mit Streu beschichteter Kontaktoberfläche, oder als elastische hochpolymere Grundplatte mit Geotextilschicht als Mikroformschluss auf der Kontaktoberfläche. Verfahren mit Aufbringen eines Kunststoffschaumes werden hier nicht berücksichtigt. Vliesmaterialien und insbesondere Geotextilien besitzen sehr gute Haftungseigenschaften gegenüber Frischbeton und zugleich elastische und plastische Eigenschaften. Durch Wahl der Faserstrukturen, Faserdichte, Faserverbindung und Lagendicke kann die Haftungseigenschaft den Anforderungen angepasst werden. Die Fasern eignen sich dazu zur thermischen Verbindung mit elastischen Kunststoffen, diese können dazu in Oberflächenhärte, Elastizität und Stärke der Schwellensohle angepasst werden.
Unabhängig von der Ausführung muss eine dauerhafte, abreiß- und scherkraftfeste Verbindung zwischen dem Betonkörper der Bahnschwelle und der Schwellensohle gewährleistet werden, wobei die Bedingungen der Bahn-Norm BN 918 145-01 einzuhalten sind. Generell sollen Schwellensohlen einfach und kostengünstig herstellbar sein und eine effektive Montage bei bestmöglichem Verbund bereits in den Schwellenwerken gewährleisten.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwellensohle für eine Bahnschwelle mit einer Trägerstruktur aus einem elastischen Polymermaterial und einer Anbringstruktur. Die Anbringstruktur ist durch eine Oberflächenmodifikation der Trägerstruktur als Faserstruktur ausgebildet. Somit können Trägerstruktur und Anbringstruktur aus dem gleichen Material hergestellt werden und ergeben ein materialhomogenes Bauteil. Somit kommt nur ein Grundwerkstoff zur Anwendung. Die Faserstruktur kann mehrere und/oder eine Vielzahl von Fasern aufweisen. Ferner kann mit diesem eine Oberflächenmodifizierung erreicht werden, die annähernd einer Faserstruktur entsprechen kann, wie sie bei Vliesen, Filzen oder Gewirken unterschiedlicher Art zu finden ist. Das Polymermaterial kann ein hochpolymeres Material sein. Die Anbringstruktur kann allgemein dazu ausgebildet sein, eine formschlüssige Verbindung zu einer Betonbahnschwelle bereitzustellen. Die Oberflächenmodifikation kann durch eine spezielle Bearbeitung und/oder Formung des elastischen Polymermaterials erfolgen, etwa durch ein geeignetes Werkzeug und/oder eine Form. Eine Oberflächenmodifikation kann allgemein die Ausbildung einer Faserstruktur als Anbringstruktur an einer zur Anbringung an einer Betonbahnschwelle vorgesehenen Seite der Trägerstruktur bedeuten und/oder umfassen, insbesondere die Ausbildung aus Material der Trägerstruktur. Fasern der Faserstruktur können von der Oberfläche hervorstehen. Die Trägerstruktur und/oder die Anbringstruktur können Einstreuelemente aufweisen, etwa Kies und/oder Split. Einstreuelemente können zumindest teilweise aus der Trägerstruktur und/oder der Anbringstruktur herausragen und/oder teilweise in der Trägerstruktur aufgenommen und/oder gehalten sein. Die Trägerstruktur kann eine elastische Trägerstruktur sein. Die Fasern der Faserstruktur können jeweils an einer Verbindungsstelle an der Trägerstruktur befestigt sein und/oder an der Verbindungsstelle nahtlos und/oder ohne Zwischenlage oder Zwischenmaterial in die Trägerstruktur übergehen. Es ist vorstellbar, dass die Anbringstruktur in einer Nachbehandlung nach einem Formverfahren der Trägerstruktur in die gewünschte Anordnung der Faserstruktur gebracht ist. Die Schwellensohle und/oder die Trägerstruktur und die Anbringstruktur können insbesondere in einem Formverfahren, etwa einem thermoplastischen Formverfahren, wie einem Spritzgießverfahren oder Spritz-Pressverfahren oder Spritz-Prägeverfahren oder im 2-Komponenten-Spritzgießverfahren ausgebildet sein. Dabei können die Anbringstruktur und/oder Fasern der Faserstruktur und die Trägerstruktur in einem gemeinsamen Formverfahren und/oder gleichzeitig ausgebildet sein. Es ist vorstellbar, dass nach einer solchen gemeinsamen Ausbildung eine Nachbehandlung zum Umordnen und/oder Umformen der Fasern der Faserstruktur durchgeführt wird. Die Schwellensohle kann auf ihrer der Anbringstruktur gegenüberliegenden Seite eine Schotterkontaktfläche aufweisen, die als Oberflächenmodifikation oder als separat hinzugefügte Lage ausgebildet sein kann. Diese Kontaktfläche kann beispielsweise porig, narbig oder glatt strukturiert sein.
Das elastische Polymermaterial kann ein thermoplastisches Polymermaterial sein. Ein solches lässt sich leicht etwa durch ein thermisches Spritzverfahren in die gewünschte Form für die Schwellensohle bringen und auch leicht nachbearbeiten, etwa durch ein thermisches und/oder mechanisches Verfahren.
Es kann vorgesehen sein, dass die Anbringstruktur und/oder die Faserstruktur einstückig und/oder materialhomogen mit der Trägerstruktur ausgebildet ist. Fasern der Faserstruktur können insbesondere jeweils mit mindestens einem Ende stoffschlüssig und/oder materialhomogen an der Trägerstruktur befestigt sein.
Allgemein kann die Faserstruktur geordnete Fasern aufweisen. Die geordneten Fasern können separat voneinander angeordnet sein und/oder regelmäßig voneinander beabstandet sein und/oder regelmäßig ausgerichtet sein. Dies ermöglicht eine leichte Qualitätskontrolle bezüglich einer Schwellensohle.
Es ist vorstellbar, dass die Faserstruktur mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Ausrichtungen der Fasern aufweist. Somit lässt sich einfach eine verbesserte Festigkeit an der Bahnschwelle insbesondere gegen Verdrehungen und Verdrillungen erreichen.
Bei einer Weiterbildung können die Fasern gekrümmt sind und/oder jeweils einen Knick aufweisen. Somit kann die Länge der Fasern eingestellt sein, etwa um Vorschriften bezüglich der zulässigen Eindringtiefe in den Beton der Schwelle zu genügen. Außerdem werden dadurch Hinterschneidungen und Aufnahmeräume für Beton auf einfache Weise bereitgestellt. Ein Knickwinkel kann jeder geeignete Knickwinkel sein und insbesondere 90 Grad oder etwa 90 Grad oder 90 Grad +/–5 oder +/–10 oder +/–20 Grad betragen. In derartigen Knickwinkelbereichen lassen sich besonders stabile Formschlüsse ausbilden.
Es kann vorgesehen sein, dass sich der Querschnitt der Fasern von der Trägerstruktur weg und/oder jeweils von einer Verbindungsstelle zur Trägerstruktur entlang der Länge der Faser verjüngt. Die Fasern können sich etwa konisch nach oben verjüngen. Insbesondere können gekrümmte und/oder geknickte Fasern sich derart verjüngend ausgebildet sein. Somit lassen sich unerwünschte Biegebelastungen derartiger Fasern verringern.
Die Erfindung betrifft ferner eine Bahnschwelle mit einer hierin beschriebenen Schwellensohle, wobei die Schwellensohle vermittels der Anbringstruktur an der Bahnschwelle befestigt ist. Dabei kann die Befestigung formschlüssig ausgebildet sein, etwa indem Beton in Aufnahmebereichen der Anbringstruktur verhärtet ist.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Schwellensohle für eine Bahnschwelle, insbesondere einer hierin beschriebenen Schwellensohle. Das Verfahren umfasst das Formen einer Trägerstruktur einer Schwellensohle aus einem elastischen Polymermaterial und das Ausbilden einer Oberflächenmodifikation an einer Oberfläche der Trägerstruktur, um eine als Faserstruktur ausgebildete Anbringstruktur auszubilden. Das Formen der Trägerstruktur und das Ausbilden der Oberflächenmodifikation können gleichzeitig und/oder in einem Arbeitsschritt erfolgen. Beim Verfahren kann ein Werkzeug und/oder eine Form verwendet werden, welche es vermag, die Fasern und/oder Faserstruktur an der Oberfläche der Trägerstruktur auszubilden und/oder in eine gewünschte Form und/oder Anordnung zu bringen. Etwa können in einem Werkzeug, in welches elastisches Polymermaterial gespritzt oder eingeführt wird, Bohrungen vorgesehen sein, in welche Polymermaterial einzutreten vermag, um die Fasern zu bilden. Die Bohrungen können die Form und/oder Anordnung der Fasern vorgebend ausgebildet sein. Etwa können die Bohrungen die Abstände zwischen den Fasern und/oder den Faserquerschnitt und/oder die Faserlänge und/oder ein oder mehrere geordnete Faserbereiche vorgeben und/oder sich gekrümmt oder geknickt erstrecken, um entsprechend gekrümmte oder geknickte Fasern bereitzustellen. Insbesondere für gekrümmte oder geknickte Bohrungen und Fasern kann sich der Querschnitt der jeweiligen Bohrung und entsprechend der Faserquerschnitt verjüngen. Das Verfahren und/oder das Formen der Trägerstruktur und/oder das Ausbilden einer Oberflächenmodifikation können insbesondere im Spritzgießverfahren oder Spritz-Pressverfahren oder Spritz-Prägeverfahren oder im 2-Komponenten-Spritzgießverfahren erfolgen.
Es kann das Nachbehandeln der Fasern der Faserstruktur vorgesehen sein, um deren Anordnung zu ändern. Ein derartiges Nachbehandeln kann nach dem Entfernen der geformten Trägerstruktur und/oder Schwellensohle aus einem Werkzeug und/oder nach dem Abkühlen erfolgen. Ein Nachbehandeln kann mechanisches und/oder thermisches Nachbehandeln umfassen. Es kann etwa das Pressen der Fasern vorgesehen sein, etwa mit einer erhitzten Platte oder einem erhitzten Werkzeug, umfassen, um Fasern abzuknicken. Beispielsweise können insbesondere senkrecht nach oben vorstehende Fasern umgeknickt werden, um eine gewünschte Erhebungshöhe der abgeknickten Fasern zu erreichen und gleichzeitig Hinterschneidungen und Aufnahmebereiche bereitzustellen, in welche Beton eindringen kann. Alternativ oder zusätzlich können Fasern bei einer Nachbehandlung geschnitten, gebürstet und/oder gekämmt werden, etwa mit einen geeigneten Bürstenwerkzeug, um etwa die Fasern zu bürsten und/oder zu krümmen und/oder die Anordnung der Fasern zu ändern. Beispielsweise können die Fasern verwirbelt werden, etwa um eine unregelmäßigere und/oder vliesähnliche Anordnung und/oder eine Wirrfaserstruktur bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich können die Fasern etwa auf ihre Verformungstemperatur erwärmt werden, etwa indem sie mit Heißluft und/oder heißem Gas behandelt und/oder beflammt und/oder mit Plasma bearbeitet werden, um die Form einzelner Fasern und/oder die Faseranordnung zu ändern. Es kann eine Bestrahlung zur Erwärmung der Fasern vorgesehen sein, etwa durch eine Halogenlampe und/oder einen Laser. Es können verschiedene Arten der Nachbehandlung miteinander vermischt werden, etwa eine Erwärmung der Fasern mit Heißluft und/oder durch Bestrahlung mit einer mechanischen Bearbeitung durch Bürsten und/oder Kämmen. Eine Nachbehandlung kann derart durchgeführt werden, dass die Fasern auf eine Verformbarkeitstemperatur gebracht und wie gewünscht verformt werden, ohne dass die Trägerstruktur ihre Form verändert und/oder auf die Verformbarkeitstemperatur gebracht wird. Dabei kann ein Werkzeug, etwa eine Druckplatte und/oder eine Bürste und/oder ein Bearbeitungsmedium wie durch einen Heißluftstrom bereitgestellte Luft mit geeigneter Temperatur betrieben oder bereitgestellt werden. Der im Verhältnis zur Dimensionierung der Trägerstruktur geringe Querschnitt der Fasern kann im Vergleich zur Trägerstruktur eine schnelle Erwärmung der Fasern erlauben, so dass die Verformung und/oder Umordnung der Fasern erfolgen kann, ohne dass die Trägerstruktur ihre Verformungstemperatur erreicht. Ein Ändern der Anordnung oder eine Umordnung der Fasern kann das Ändern der Ausrichtung zumindest eines Teils der Fasern bedeuten. Die Ausrichtung kann durch eine Krümmung und/oder einen Knick in einer bestimmten Richtung definiert sein, etwa um von einer Ausrichtung senkrecht von der Trägerstrukturoberfläche abzuweichen.
Allgemein kann im Rahmen der vorliegenden Beschreibung eine Bahnschwelle eine Betonschwelle sein. Eine Oberflächenmodifikation kann eine auf oder an einer Oberfläche angebrachte Feinstruktur bezeichnen, die sich von einer glatten oder ebenen Oberfläche absetzt oder unterscheidet. Eine Anbringstruktur kann allgemein dazu vorgesehen sein, ein elastisches Polymermaterial vermittels eines Formschlusses wie etwa eines Mikroformschlusses, beispielsweise über eine Vielzahl von Fasern und/oder Hinterschneidungen und/oder Erhebungen und/oder Aufnahmeräumen, an einen Betonkörper anzubinden, insbesondere an einen Körper einer Bahnschwelle aus Beton. Die Anbringstruktur kann allgemein eine Faserstruktur aufweisen und/oder durch eine Faserstruktur ausgebildet sein. Eine Faserstruktur kann mindestens eine Faser oder mehrere Fasern aufweisen, die an einer Trägerstruktur angebunden sein können und insbesondere aus dem gleichen Material stoffschlüssig an der Trägerstruktur angebracht sein können. Die Fasern können an ihrem jeweiligen Verbindungspunkt mit der Trägerstruktur und/oder der Oberfläche der Trägerstruktur senkrecht zur Oberfläche angeordnet sein. Über ihre weitere Längserstreckung können die Fasern diese Ausrichtung beibehalten oder ändern. Eine Faserkann jeweils borstenartig und/oder nadelartig ausgebildet sein. Die jeweiligen Verbindungen und/oder Befestigungen der Fasern an der Trägerstruktur können beim Formen der Trägerstruktur ausgebildet sein. Die Fasern können ohne eine zwischen der Trägerstruktur und den Fasern ausgebildete Zwischenlage aus einem anderen Material direkt an dieser befestigt sein und/oder direkt zusammen mit dieser ausgebildet sein. Eine Faser kann dabei mit einem im Verhältnis zu Ihrer Länge dünnem Querschnitt ausgebildet sein und/oder dazu ausgebildet sein, in Längsrichtung Zugbelastung aufnehmen zu können und/oder in Längsrichtung nicht dazu geeignet sein, Druckbelastung aufzunehmen. Die Fasern oder allgemein hervorstehende Elemente der Anbringstruktur können dazu ausgebildet sein, Erhebungen und/oder Hinterschneidungen und/oder Aufnahmebereiche für eine viskose Flüssigkeit zu bilden, insbesondere unabgebundenen oder flüssigen Beton. Die Erhebungen und/oder Hinterschneidungen und/oder Aufnahmebereiche und/oder Fasern können derart angeordnet sein, insbesondere hinsichtlich des Bereitstellens von Abständen und/oder Freiräumen, dass sie einem unabgebundenen Beton etwa einer Betonbahnschwelle das Eindringen und Fließen zwischen die Fasern und/oder Elemente der Anbringstruktur und/oder die Erhebungen und/oder Hinterschneidungen und/oder in die Aufnahmebereiche erlauben. Damit kann insbesondere ein Formschluss und/oder Kraftschluss zwischen der Anbringstruktur, insbesondere einer Faserstruktur, und dem Beton ermöglicht werden, insbesondere wenn der Beton abgebunden und/oder getrocknet ist. Der Querschnitt einer Faser kann jeweils jede geeignete Form aufweisen, insbesondere eine runde, ovale, rechteckige, quadratische, rhombische, trapezförmige oder linsenartige Form. Ein Querschnitt einer Faser kann beispielsweise eine Fläche von 0,5mm² bis 9mm² oder eine Fläche von 0,5mm² bis 1mm² und/oder 1mm² bis 3mm² aufweisen. Die Formen oder Querschnitte oder Querschnittflächenmaße einzelner Fasern können sich allgemein voneinander unterscheiden. Insbesondere können sich die Querschnitte von Fasern in Bereichen unterschiedlicher Ausrichtung voneinander unterscheiden. Der Querschnitt einer einzelnen Faser kann jeweils im Wesentlichen konstant sein oder sich über die Länge der Faser ändern, insbesondere Verjüngen. Es ist vorstellbar, dass eine Faser derart ausgebildet ist, dass sie an einer vorgesehenen Knickstelle eine Verengung aufweist. Gebogene und/oder geknickte Fasern können derart angeordnet und dimensioniert sein, dass sie sich berühren und/oder überlappen. Es ist auch vorstellbar, dass die Fasern derart dimensioniert und/oder angeordnet sind, dass sie sich nicht berühren und/oder überlappen, etwa um das Eindringen von Beton zu erleichtern. Bei einer Variante können unterschiedliche Faserbereiche vorgesehen sein, in denen jeweils Berührung und/oder Überlappung erfolgt oder nicht. Die Fasern und/oder die Faserstruktur können bereits beim Entnehmen der Schwellensohle aus einem Werkzeug und/oder einer Form und/oder einem Extruder ausgebildet sein. Dazu kann etwa eine Werkzeughälfte oder Formhälfte dazu ausgebildet sein, eine Faserstruktur in eingegossenem oder eingespritztem Material auszubilden. Allgemein können die Fasern und/oder die Faserstruktur in Anzahl, Abstand, Anordnung, Form und Querschnitt derart ausgebildet sein, dass in einem Zustand, in welchem die Schwellensohle an angebundenem Beton einer Bahnschwelle befestigt ist, eine Abreißfestigkeit von 0,5 N/mm² gewährleistet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die erwähnten Eigenschaften der Faserstruktur auf bestimmte Betonarten angepasst sind, so dass für unterschiedliche Betonarten unterschiedliche Faserstrukturen vorgesehen sind.
Der Abstand zwischen einzelnen benachbarten Fasern, insbesondere der Abstand gemessen an den Verbindungsstellen der Fasern kann bei einer Variante zwischen 1mm und 12mm, insbesondere 2,5mm bis 10mm oder etwa 2mm bis 5mm oder 7mm betragen.
Die Fasern der Faserstruktur oder allgemein Elemente der Anbringstruktur können aus einer zur Anbringung an einer Bahnschwelle vorgesehenen Oberfläche der Trägerstruktur aus elastischem Polymermaterial herausstehen und/oder hervorragen, etwa um in einen Frischbeton einführbar zu sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Fasern oder Elemente der Anbringstruktur um 1mm bis 10mm, insbesondere 3mm bis 7mm und/oder 1mm bis 7mm und/oder 3mm bis 5mm und/oder etwa 5mm herausstehen oder hervorragen und/oder um diesen Abstand in einen Frischbeton einführbar sind. Dabei ist vorstellbar, dass sich obere Teilabschnitte der Fasern parallel zur Oberfläche der Trägerstruktur erstrecken, wenn die Fasern abgeknickt sind. Die Fasern können insbesondere der Oberfläche der Trägerstruktur, an der sie befestigt sind, in einem regelmäßigen und/oder Mindestabstand voneinander ausgebildet sein.
Allgemein kann eine Faserstruktur als Wirrfaserstruktur ausgebildet sein, in welcher die Fasern miteinander verwirbelt und/oder unregelmäßig angeordnet sein können. Insbesondere kann die Wirrfaserstruktur als vliesartige Struktur ausgebildet sein. Eine solche Struktur kann beispielsweise durch mechanisches Nachbearbeiten einer Faserstruktur erzeugt werden, etwa vermittels Führens einer rotierenden Bürste über eine geordnete Faserstruktur.
Allgemein kann durch Wahl der Anbringstruktureigenschaften, insbesondere der Faserstrukturen, Faserdichte, Faserverbindung, Faserquerschnitt, Faserform und/oder Lagendicke die Haftungseigenschaft am Beton den Anforderungen angepasst werden. Eine feste materialhomogene Verbindung der Fasern der Faserstruktur mit der Trägerstruktur kann etwa bei Durchführung eines hierin beschriebenen Verfahrens ausgebildet sein, insbesondere eines thermoplastischen Verfahrens. Dabei können sie in Oberflächenhärte, Elastizität und Stärke der Schwellensohle angepasst werden. Für die Durchführung des Verfahrens kann ein entsprechend geformtes Werkzeug verwendet werden, welches bei Versorgung mit formbarem elastischen Polymermaterial gemeinsam mit der Trägerstruktur die Faserstruktur auszubilden und/oder zu definieren vermag.
Das elastische Polymermaterial kann insbesondere dazu ausgebildet sein, bei Betriebstemperatur elastisch zu sein, etwa dann, wenn es an einer Bahnschwelle installiert ist. Ein elastisches Polymermaterial kann ein hochpolymeres Material und/oder allgemein ein gummielastisches und/oder thermoelastisches Polymermaterial und/oder Elastomer sein. Es ist vorstellbar, dass das elastische Polymermaterial allgemein ein oder mehrere thermoplastische Elastomere (TPE) und/oder NR (Natural Rubber, Naturgummi) und/oder SBR (Styrene-Butadiene Rubber) und/oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) und/oder NBR (Nitrile-Butadiene Rubber) und/oder EVA (Ethylenvinylacetat) und/oder SEBS (Styrol-Ethylen-Butlyn-Styrol) und/oder SBS (Styrol-Butadien-Styrol) und/oder TPU (thermoplastisches Polyurethan) und/oder ein oder mehrere TPO (thermoplastisches Elastomer auf Olefinbasis) und/oder ein oder mehrere TPV (vernetztes thermoplastisches Elastomer auf Olefinbasis) und/oder TPC (thermoplastische Copolyester) umfasst, vorwiegend umfasst oder ist. Das elastische Polymermaterial kann stoffrein sein und/oder als eine beliebige geeignete Kombination aus den genannten Materialen und/oder gegebenenfalls weiteren Stoffen bereitgestellt sein, etwa nachfolgend erwähnten Stoffen.
Das elastische Polymermaterial kann mindestens einen Füllstoff und/oder mindestens einen Zusatzstoff aufweisen und/oder mindestens ein Füllstoff und/oder mindestens ein Zusatzstoff kann dem elastischen Polymermaterial beigefügt sein. Als Füllstoff kann Gummirecyclingmaterial und/oder Gummigranulat und/oder Gummimehl und/oder Gummifasern vorgesehen sein. Als Zusatzstoff kann Talkum und/oder Holzmehl und/oder ein oder mehrere mineralische Mehle und/oder Metallpulver und/oder Steinmehl und/oder Steinwolle vorgesehen sein.
Es ist allgemein vorstellbar, dass das elastische Polymermaterial Metall und/oder metallische Materialen enthält, etwa Metallfasern und/oder Metallstreifen und/oder Metallpulver.
Das elastische Polymermaterial kann allgemein Fasern aufweisen und/oder Fasern können in dem elastischen Polymermaterial aufgenommen sein. Derartige Fasern können etwa Naturfasern, zum Beispiel Hanffasern, Baumwollfasern, usw., und/oder Kunstfasern wie Glasfasern und/oder Kohlefasern und/oder Fasern aus Verbundmaterial und/oder Metallfasern und/oder Metallstreifen umfassen oder sein. Derartige im Polymermaterial enthaltene Fasern können insbesondere vor und/oder während dem Einspritzen des Materials in ein Werkzeug dem elastischen Polymermaterial zugefügt sein. Die Fasern, Füllstoffe und/oder Zusatzstoffe können insbesondere dazu vorgesehen sein, die elastischen Eigenschaften und/oder die Stabilität des Polymermaterials zu beeinflussen und/oder einzustellen. Es ist vorstellbar, dass diese im Polymermaterial aufgenommenen Fasern nicht zur Anbindung und/oder Befestigung an eine Betonschwelle dienen.
Erfindungsgemäß wird beispielsweise mit einem homogenen, elastischen Material eine Schwellensohle im Spritzgießverfahren mit einer nadelförmigen Oberflächenmodifizierung erzeugt, die nach einer anschließenden, z. B. thermischen Nachbehandlung und/oder durch eine entsprechende Werkzeuggestaltung die annähernde Form einer Wirrfaserstruktur oder eine regelmäßige Anordnung annehmen kann.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden nun Varianten von Schwellensohle beschrieben.
Es zeigen:
1 schematisch eine Schwellensohle mit einer Faserstruktur in einer Querschnittsansicht;
2 schematisch eine Schwellensohle mit einer Variante einer Faserstruktur in einer Querschnittsansicht; sowie
3 schematisch eine Schwellensohle mit einer Faserstruktur in einer Draufsicht.
In 1 ist schematisch eine Querschnittsansicht einer Schwellensohle 10 gezeigt. Die Schwellensohle 10 weist eine Trägerstruktur 12 aus einem elastischen Polymermaterial auf, in diesem Beispiel aus einem thermoplastischen Material. Die Schwellensohle 10 und insbesondere die Trägerstruktur 12 sind elastisch ausgebildet, um Betonschwellen gegen Schotterabrieb schützen und Schwingungen dämpfen zu können. An einer Seite der Trägerstruktur 12, die an einer Bahnschwelle aus Beton (nicht gezeigt) angebracht werden soll, ist eine Anbringstruktur 13 vorgesehen, die eine Faserstruktur mit Fasern 14 aufweist. Die Fasern 14 sind jeweils aus dem gleichen Material wie die Trägerstruktur ausgebildet und in dieser Variante gemeinsam mit der Trägerstruktur gegossen und als Teil der Trägerstruktur ausgebildet. Insbesondere gehen die Fasern 14 an jeweiligen Verbindungstellen nahtlos und ohne Zwischenschicht in die Trägerstruktur 12 über. In der in 1 gezeigten Variante sind die Fasern borstenartig ausgebildet und stehen über ihre Länge im Wesentlichen senkrecht von der Oberfläche der Trägerstruktur 12 ab, an welcher sie befestigt sind. Die Fasern 14 sind bereits beim Formen der Schwellensohle in einem thermoplastischen Formverfahren ausgebildet worden.
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels für eine Schwellensohle 10, bei der statt der Fasern 14 der Variante der 1 geknickte Fasern 24 bereitgestellt sind. Die Fasern 24 gehen an den Verbindungsstellen jeweils senkrecht in die Trägerstruktur 12 über, verlaufen in diesem Beispiel dann ein Stück senkrecht nach oben, bevor sie einen Knickwinkel von etwa 90 Grad beschreiben. Statt geknickt können die Fasern 24 auch gekrümmt sein. Eine Faserstruktur mit Fasern 24 wie in 2 gezeigt kann bereits während eines Formverfahrens der Trägerstruktur 12 ausgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich können geknickte oder gekrümmte Fasern durch eine Nachbehandlung beispielsweise einer in 1 gezeigten Schwellensohlenvariante ausgebildet werden. Bei einer solchen Nachbehandlung können die Fasern etwa durch Pressen mit einer erhitzten Platte in die gewünschte geknickte Form gebracht werden.
3 zeigt schematisch eine Draufsicht einer Schwellensohle 10, auf welcher verschiedenen Bereiche A, B, C, D mit unterschiedlich ausgerichteten Faseranordnungen ausgebildet sind. In den Bereichen A, B und C sind jeweils geknickte oder gekrümmte Fasern vorgesehen, deren Ausrichtung durch die Knickwinkel oder Krümmungswinkel definiert wird. Die Ausrichtungen sind jeweils innerhalb eines der Bereiche A, B oder C gleich, unterscheiden sich aber von Bereich zu Bereich. Im Bereich D sind senkrecht nach oben stehende Fasern ausgebildet, wie sie etwa in 1 gezeigt sind. Die Fasern in den Bereichen können jeweils die gleiche Höhe oder auch unterschiedliche Höhen aufweisen. Durch unterschiedliche Ausrichtungsbereiche lassen sich regelmäßige Faseranordnungen erzeugen, deren Befestigung an einer Betonschwelle gegen Verschiebungen und Verdrehungen in viele Richtungen besonders stabil ist, da bevorzugte Abrissrichtungen innerhalb der Faserstruktur vermieden oder vermindert werden. Alternativ kann eine Wirrfaserstruktur und/oder ungeordnete Struktur der Fasern vorgesehen sein, bei welcher allgemein Fasern ungeordnet oder im Wesentlichen ungeordnet oder pseudo-ungeordnet eine Vielzahl von Ausrichtungen annehmen und/oder miteinander verwirbelt sein können.
Zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung können die hierin beschriebenen Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination relevant sein.
Bezugszeichenliste

10: Schwellensohle
12: Trägerstruktur
13: Anbringstruktur
14: Faser
24: Faser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

BN 918 145-01 [0005]

Claims

Schwellensohle für eine Bahnschwelle mit einer Trägerstruktur aus einem elastischen Polymermaterial; und einer Anbringstruktur; wobei die Anbringstruktur durch eine Oberflächenmodifikation der Trägerstruktur als Faserstruktur ausgebildet ist.
Schwellensohle nach Anspruch 1, wobei das elastische Polymermaterial ein thermoplastisches Polymermaterial ist.
Schwellensohle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Faserstruktur einstückig und/oder materialhomogen mit der Trägerstruktur ausgebildet ist.
Schwellensohle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Faserstruktur geordnete Fasern aufweist.
Schwellensohle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Faserstruktur mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Ausrichtungen der Fasern aufweist.
Schwellensohle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fasern gekrümmt sind und/oder jeweils einen Knick aufweisen.
Schwellensohle nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei sich der Querschnitt der Fasern von der Trägerstruktur weg verjüngt.
Bahnschwelle mit einer Schwellensohle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwellensohle vermittels der Anbringstruktur an der Bahnschwelle befestigt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Schwellensohle für eine Bahnschwelle, insbesondere einer Schwellensohle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: – Formen einer Trägerstruktur einer Schwellensohle aus einem elastischen Polymermaterial; – Ausbilden einer Oberflächenmodifikation an einer Oberfläche der Trägerstruktur, um eine als Faserstruktur ausgebildete Anbringstruktur auszubilden; – wobei das Formen einer Trägerstruktur und/oder das Ausbilden einer Oberflächenmodifikation insbesondere im Spritzgießverfahren oder Spritz-Pressverfahren oder Spritz-Prägeverfahren oder im 2-Komponenten-Spritzgießverfahren erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend den Schritt des Nachbehandelns der Fasern der Faserstruktur, um deren Anordnung zu ändern.