DE69627358T2

DE69627358T2 - Strukturierte laminatgegenstände

Info

Publication number: DE69627358T2
Application number: DE69627358T
Authority: DE
Inventors: Anthony Frank MATICH
Original assignee: Armacel Pty Ltd
Current assignee: Armacel Pty Ltd
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2016-08-31
Also published as: ATE236778T1; DE69627358D1; AU6780996A; EP0853544A4; EP0853544A1; KR19990044309A; ES2197245T3; WO1997009166A1; AU698373B2; KR100450829B1; AUPN516795A0; MY138635A; SI0853544T1; CN1500629A; TW424053B; PT853544E; JPH11512038A; US6224706B1; EP0853544B1; ZA967356B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von inhärent festen Artikeln aus inhärent schwachen Materialien und ist gerichtet auf eine Modifikation oder eine Verbesserung des in der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/AU95/00100 der vorliegenden Anmelden beschriebenen Gegenstands, welche bis zum Prioritätstag dieser Anmeldung unveröffentlicht war.
Hintergrundinformation
Die Beschreibung der oben erwähnten PCT-Anmeldung befasst sich im Wesentlichen mit der Herstellung von strukturell festen Artikeln aus einem inhärent schwachen Material wie expandierbarem Polystyrol (EPS), welches mit einer oder mehreren Schichten eines thermoplastischen Lagenmaterials wie APET (amorphes Polyethylenterephthalat) abgedeckt ist. An sich besitzen derartige Materialien eine vernachlässigbare Festigkeit, durch ein Ausführen der in der oben erwähnten PCT-Beschreibung beschriebenen Prozesse kann jedoch ein Strukturartikel mit sehr beträchtlicher Festigkeit hergestellt werden. Einige Beispiele von verschiedenen Strukturartikeln sind in dieser PCT-Beschreibung offenbart.
GB 2 103 468 beschreibt einen Endbearbeitungsprozess für armierte Harzprodukte, insbesondere für Schutzhelme, wobei eine Harzstruktur, bei welcher eine geeignete Verstärkungsarmierung einbezogen ist, durch eine wärmeverformte flexible Schicht überdeckt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, weitere Verbesserungen auf Basis der oben erwähnten Beschreibungen vorzunehmen, im Besonderen durch das Vorsehen einer Anzahl von Innenteilen, die jeweils entweder inhärent fluiddurchlässig oder perforiert sind, um fluiddurchlässig zu werden. Die Innenteile werden vorgesehen, beispielsweise zu Zwecken einer Dekoration und/oder einer zusätzlichen Festigkeit und/oder aufgrund derer individuellen Eigenschaften, und werden durch die wärmeverformbare(n) Außenlage(n) sandwichartig aufgenommen oder eingeschlossen.
Abriss der Erfindung
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Schichtstrukturartikels mit Lasttragfähigkeiten, der aus einer Mehrzahl von formbestimmenden Innenteilen und wenigstens einer Außenhaut gebildet ist, wobei jedes der Mehrzahl von formbestimmenden Innenteilen nicht inhärent lasttragend ist und wenigstens teilweise fluiddurchlässig ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

(1) Anordnen der Mehrzahl von Teilen übereinander zur Ausbildung eines Stapels,
(2) Heizen einer zur Bildung der Außenhaut vorgesehenen thermoplastischen Lage,
(3) Bewegen der geheizten Lage relativ zu dem Stapel, um die geheizte Lage in eine den Stapel überlagernde Position zu bringen,
(4) Anwenden einer Fluiddruckdifferenz zwischen der von dem Stapel entfernten Seite der Lage und der von der Lage entfernten Seite des Stapels, um die Teile des Stapels zu komprimieren und die Lage an die Form des komprimierten Stapels anzupassen und die Lage und den komprimierten Stapel miteinander zu koppeln, wobei ursprünglich zwischen dem Stapel und der Lage sowie in dem Stapel eingeschlossene Luft durch den Stapel passiert, und
(5) Kühlen der thermoplastischen Lage oder Gestatten, dass dieselbe sich abkühlt, woraufhin Zugkräfte in der Lage in allen Richtungen entstehen.

Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist offenbart ein Schichtstrukturartikel mit Lasttragfähigkeiten, der gebildet ist aus einer Mehrzahl von formbestimmenden Innenteilen, die übereinander zur Ausbildung eines Stapels angeordnet sind, wobei jedes der Mehrzahl von Teilen nicht inhärent lasttragend ist und wenigstens teilweise fluiddurchlässig ist, wobei der Stapel wenigstens teilweise von wenigstens einer Lage aus thermoplastischem Material eingeschlossen ist, welche die Teile des Stapels zusammendrückt und der komprimierten Form des Stapels angepasst ist.
Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar:
1 ist eine schematische Querschnittsansicht durch einen Mehrschichtstrukturartikel gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines metallverstärkten Strukturartikels gemäß einer zweiten Ausführungsform,
3 und 4 sind Ansichten ähnlich der 1, veranschaulichen jedoch den Prozess der Ausbildung eines geformten Strukturartikels gemäß einer dritten Ausführungsform,
5 ist eine Querschnittsansicht durch ein Werbezeichen bzw. Hinweisschild enthaltend eine Beleuchtung,
6 ist eine Querschnittsansicht durch ein Automobilteil, welche zwei verschiedene Methoden zum Festlegen von Befestigungsanschlussstücken veranschaulicht,
7 ist eine schematische und teilweise Perspektivansicht einer Messingplatte, wie sie etwa in Arzträumlichkeiten verwendet wird,
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Mehrschichtartikels mit einem festgelegten Befestigungsteil,
9 ist eine teilweise Querschnittsansicht längs der Linie IX-IX von 8,
10 ist eine aufgeschnittene Ansicht eines dreischichtigen Artikels,
11 ist eine perspektivische Ansicht einer Palette, die aus mehreren Schichten von Karton gebildet ist,
12 ist eine perspektivische Ansicht einer gekrümmten Tafel; das Ergebnis eines Mangels an Kompensation,
13 ist eine perspektivische Ansicht einer im Allgemeinen gebauchten Basisplatte, welche eine geeignete Kompensation vorsieht, und
14 ist eine Querschnittsansicht durch ein Surfbrett oder Segelbrett, welches entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Detaillierte Beschreibung
Bei der in 1 dargestellten Anordnung ist ein Block 1 von im Wesentlichen luftdurchlässigem Material wie expandierbarem Polystyrol (EPS) über einer Basisplatte 2 angeordnet, welche eine Reihe von kleinen Löchern 3 dort hindurch aufweist und welche im Wesentlichen zum Lagern des Blocks 1 wirkt. Über dem Block 1 angeordnet ist eine perforierte Schicht eines undurchlässigen Materials 4 mit Perforationen 5 dort hindurch.
Sowohl den Block 1 als auch das Material 4 überlagernd ist eine Lage 7 aus APET vorgesehen, deren Umfang mittels einer Klemme 8 zu der Basisplatte 2 hin geklemmt ist.
Mit dem Block 1 in der Position über der Basisplatte 2 und der Schicht des undurchlässigen Materials 4 in der Position über dem Block 1 wird die Lage 7 mittels einer Heizeinrichtung (nicht dargestellt) geheizt, bis dieselbe wenigstens weich oder plastisch verformbar ist, und wird dann über der Zusammensetzung aus Block 1 und Material 4 angeordnet und zwischen einem Paar von Klemmringen 8 wie dargestellt geklemmt. Entweder werden die Klemmen 8 nach unten in der Richtung des Pfeils A bewegt oder werden die Basisplatte, der Block 1 und das Material 4 nach oben in der Richtung des Pfeils B bewegt, oder beides. Dann wird die Luft oder das zwischen der Lage 7 und der Basisplatte 2 befindliche Gas von unterhalb der Lage 7 abgezogen, um die Lage 7 an die durch den Block 1 und das Material 4 bestimmte Form anzupassen. Dies ist ähnlich einem Vakuumformen, unterscheidet sich jedoch signifikant dadurch, dass der Block 1 durchlässig ist und deshalb Luft, welche sich zwischen dem Material 4 und dem Block 1 befindet, durch den Block 1 hindurch und aus den Löchern 3 heraus passieren kann, wie es durch die Pfeile in 1 angegeben ist.
Ferner, da die Schicht des undurchlässigen Materials 4 nicht die Leitung derartiger Luft ermöglicht, sind die Perforationen 5 in dem Material 4 angeordnet, um der Luft, welche sich zwischen der Lage 7 und dem Material 4 befindet, zu gestatten, durch die Perforationen 5 hindurch und von dort durch den Block 1 hindurch und über die Löcher 3 nach außen zu passieren. Wie es in der oben erwähnten PCT-Beschreibung erläutert ist, kann die Entfernung der Luft bewerkstelligt werden durch Anlegen eines verringerten Drucks oder eines Vakuums an den Löchern 3, durch Anlegen eines positiven Drucks an der Oberseite der Lage 7, oder durch beide Methoden zugleich. Die Druckdifferenz wird für eine ausreichende Zeitdauer angewendet, so dass die Lage 7 abkühlt und dadurch eine Endposition einnimmt, die der Form des Blocks 1 und des Materials 4 angepasst ist und welche diese aneinander bindet durch die Erzeugung von Zugkräften in der Lage 7 in allen Richtungen. Nach dem Lösen der Klemme 8 können die Ränder der Lage 7 zugerichtet werden, um den gleichen Umfang wie der Block 1 zu besitzen. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die Klemme 8 sich um den ganzen Umfang des Blocks 1 herum erstreckt, um ein effektives Abdichten zu der Basisplatte 2 hin vorzusehen.
Es können verschiedene Arten von undurchlässigem Material 4 verwendet werden, einschließlich einer ABS-Kunststofflage, einer Metalllage und Metallfolien. Wenn ein undurchlässiges Material 4 verwendet wird, dann werden Perforationen oder Entlüftungen vorgesehen, um der Luft, welche sich zwischen der Lage 7 und dem Material 4 befindet, zu gestatten, über den Block 1 und die Löcher 3 evakuiert zu werden. Es ist jedoch nicht notwendig, dass das Material 4 undurchlässig ist, da ein derartiges durchlässiges Material wie dünne Holzfurniere, Kartonlagen oder ähnliche Zellulosematerialien ebenso benutzt werden können, in welchem Fall das Material ausreichend durchlässig ist, so dass die Perforationen 5 nicht erforderlich sind.
Außerdem kann, falls dies gewünscht ist, ein Bindemittel, wie ein wärmesensitiver oder drucksensitiver Klebstoff, zwischen dem Material 4 und dem Block 1 und/oder zwischen dem Material 4 und der Lage 7 angeordnet werden.
In einer ähnlichen, in 2 dargestellten Ausführungsform ist der Block 1 im Wesentlichen wie zuvor vorgesehen, das sandwichartig angeordnete Material nimmt jedoch die Form einer Kappe 14 an, die aus einem Metallblech gefertigt ist und eine regelmäßige Anordnung 15 von rechteckigen Aperturen 16 aufweist, die in der oberen Oberfläche der Kappe 14 gestanzt sind. Die Seitenränder der Kappe 14 sind umgefaltet, um eng an dem Umfang des Blocks 1 anzuliegen.
Wie es in 2 mittels einer Strichpunktlinie angegeben ist, wird die Unterseite des Blocks 1 bevorzugt zunächst mit einer ersten Lage 17 in einer Weise überdeckt, die analog der oben bei 1 beschriebenen Weise ist. Dann wird die Lage 17 an der Unterseite des Blocks 1 perforiert, um es zu ermöglichen, dass eine zweite Lage 27 in der Weise an die obere Oberfläche des Blocks angepasst wird, die oben und in der oben erwähnten PCT-Beschreibung angegeben ist. Die zweite Lage 27 wird zugerichtet, um einen Rand aufzuweisen, der mittels Strichlinien in 2 angegeben ist, so dass die obere Lage 27 die untere Lage 17 überlappt. Falls gewünscht kann die Reihenfolge der Aufbringung der Lagen 17 und 27 umgekehrt werden, in welchem Fall es die obere Lage 27 ist, welche perforiert wird.
Das Ergebnis ist ein außerordentlich fester Strukturartikel, bei welchem die Kappe 14 mit einer Steifigkeit versehen wird, die weit über derjenigen liegt, die man für ein Metallblech mit einer Dicke in der Größenordnung von 1 mm erwarten würde, und in welche Befestigungsmittel, wie selbstschneidende Schrauben (nicht dargestellt), eingesetzt werden können. Somit findet der Artikel in 2 eine besondere Anwendung als eine Kühlraumtüre oder als eine Wandtafel, wo eine physische Falschbenutzung oder Abnutzung die Folge der Verwendung ist, welcher der Artikel zugeführt wird. Eine weitere Anwendung ist die Anwendung als ein Hinweisschild, bei welchem die Kappe 14 die Rückseite des Schilds bildet und die Unterseite des Blocks 1, wie in 2 dargestellt, die Frontfläche der Seite bildet. An diese Frontfläche können, für kurze Perioden, Papierwerbemittel geklebt werden, die in regelmäßigen Intervallen gewechselt werden. Das Schild ist nicht nur kostengünstig aufzubauen und in der Lage, starken Belastungen aufgrund starker Winde zu widerstehen, sondern das Schild selbst ist insgesamt mit Kunststofflagenmaterial wie APET überdeckt, welches formuliert werden kann, um der Witterung zu widerstehen, benötigt keinen Anstrich usw.
Bezug nehmend nun auf die 3 und 4 stellen diese Zeichnungen aufeinander folgende Schritte in einem ähnlichen Prozess dar, bei welchem ein regelmäßig geformter Block 31 wie zuvor an eine unregelmäßig geformte Endkonfiguration anzupassen ist. Hierbei wird ein unregelmäßig geformtes formgebendes Bauteil 32 mit Löchern 33 an einer perforierten Basisplatte 2 gelagert. Der Block 31 ist mittels einer Lage 37 und einer Klemme 38 in der gleichen allgemeinen Weise wie oben mit Bezug auf 1 und in der oben erwähnten PCT-Beschreibung beschrieben abgedeckt. Während der Anwendung der Druckdifferenz zwischen der Lage 37 und der Basisplatte 2 zum Evakuieren der Luft zwischen der Basisplatte 2 und der Lage 37 passt sich der Block 31 jedoch an das Profil des formgebenden Bauteils 32 an. Vorausgesetzt, dass das formgebende Bauteil 32 nicht irgendwelche besonders scharfen Ecken besitzt, ist das EPS oder ähnliche Material des Blocks 1, insbesondere während dessen Erwärmung in einem gewissen Ausmaß durch die geheizte Lage 37, in der Lage, sich dem Profil des formgebenden Bauteils 32 anzupassen. Falls erforderlich kann Wärme angewendet werden, während ebenfalls der Druck ausgeübt wird.
Da das Vakuum an den Löchern 3 der Basisplatte 2 angewendet wird und/oder der positive Druck auf die obere Oberfläche der Lage 37 angewendet wird, während die Lage 37 sich in deren Endposition abkühlt, wenn das Vakuum oder der Druck weggenommen wird nachdem das Kühlen beendet ist, bleibt der Block 31 in der Endgestaltung, die in 4 dargestellt ist. Wie es ebenfalls in 4 dargestellt ist, kann, falls gewünscht, ein dekoratives Material wie eine perforierte Aluminiumfolie 34 sandwichartig zwischen der Lage 37 und dem Block 31 zwischengefügt werden. Die innere Oberfläche der Lage 37 kann auch bedruckt oder mit Farbe versehen werden.
Es ist anzumerken, dass in 3 das Ausgangsmaterial der regelmäßig geformte Block 31 ist, der während des Herstellungsprozesses angepasst wird, um das unregelmäßige Profil der Basisplatte 32 anzunehmen. Es ist jedoch nicht notwendig, dass der Block 31 zu Beginn eine rechteckige Platte ist. Insbesondere kann der Block 31 zu einer Zwischenform geformt werden, welche sich einfach aus dem Formwerkzeug entnehmen lässt und bei welcher die letztlich beabsichtigte Form sich nicht einfach aus einem Formwerkzeug entnehmen lassen würde. Unter diesen Umständen kann das formgebende Bauteil 32 mit dem letztlich gewünschten Profil vorgesehen sein und kann der vorgeformte durch Formung hergestellte Block 31 während des Herstellungsprozesses in die gewünschte Endform geformt werden. Dies ermöglicht, dass für den einleitenden Formungsschritt kostengünstige und unkomplizierte Formwerkzeuge verwendet werden, und dadurch ein Reduzieren der Gesamtkosten.
Für Fachleute ist es auch ersichtlich, dass das formgebende Bauteil 32 porös sein kann, beispielsweise aus Sintermessing oder luftversetztem Messing hergestellt, anstatt Löcher 33 zu besitzen. Außerdem kann komprimierte Luft, die an dem formgebenden Bauteil 32 angewendet wird, verwendet werden, um den fertiggestellten Artikel von dem formgebenden Bauteil 32 freizublasen.
Es wird nun auf 5 Bezug genommen. Bei der Herstellung von Hinweisschildern, und insbesondere denjenigen Hinweisschildern, die Gasentladungslampen wie Neonleuchten enthalten, ist es erforderlich, dass das Glasrohr der Gasentladungslampe gelagert wird. Mit einem Neonlicht kann die Leuchte selbst sehr beträchtliche Abmessungen annehmen, welche oftmals eine Oberfläche von mehreren Quadratmetern abdecken. Daher ist der zum Stützen des Glasrohrs, insbesondere gegenüber hohen Windbelastungen, benötigte Rahmenaufbau sowohl sehr groß als auch sehr schwer. Dieser Rahmenaufbau wurde bislang mit einigem Aufwand und über eine beträchtliche Zeitdauer hergestellt.
Bei der in 5 gezeigten Anordnung nimmt die Lagerung für die Neonleuchte 40 die Form eines Blocks 41 an, der wie zuvor durch eine Lage 47 abgedeckt wird. Falls gewünscht kann das Glas 40 durch voneinander beanstandete Stützen 49 gestützt werden. In 5 ist eine kleine Lücke zwischen dem Glas 40, dem Block 41, der Stütze 49 und der Lage 47 dargestellt, um die Lage 47 ersichtlich zu machen. Tatsächlich jedoch passt sich die Lage 47 exakt an die äußere Oberfläche der Neonleuchte 40, des Blocks 41 und der Stütze 49 an und deshalb existiert eine derartige Lücke in Wirklichkeit nicht. Insbesondere liegt die Lage 47 gegen das Glas der Neonleuchte 40 an und ist insgesamt transparent. Demzufolge wird das Lichtemissionsvermögen der Neonleuchte 40 nicht beeinträchtigt. Ganz umgekehrt, wie in 5 dargestellt, kann der Block 41 geformt werden, um eine reflektive Oberfläche für die Rückseite der Neonleuchte 40 bereitzustellen und insbesondere kann eine reflektive Aluminiumfolie 44 hinter der Neonleuchte 40 angeordnet werden, falls gewünscht, um sehr beachtlich deren Lichtemissionseigenschaften zu verbessern. Wie zuvor ist die Aluminiumfolie 44 bevorzugt mit einer Mehrzahl von feinen Perforationen (nicht dargestellt) versehen. Typischerweise besitzen solche Perforationen eine Größe oder einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,1 mm und sind völlig unsichtbar für den gewöhnlichen Betrachter.
Wie es in 6 zu sehen ist, ist ein Abschnitt einer Armaturentafel, wie ein Kniepolster, verwendet bei der Herstellung von Automobilen, dargestellt. Das Polster 50 ist aus GCET (eingetragene Marke) ausgebildet, was im Wesentlichen eine hochwertige Form von expandierbarem Polystyrol oder ähnliches Material ist und bevorzugt mit zwei Schichten von Lagenmaterial 57 beschichtet ist, um ein "Class A-Finish" gemäß Automobilindustriestandards für Karosseriepaneele vorzusehen. Es sind zwei Methoden zur Festlegung von Befestigungsanschlussstücken veranschaulicht. Bei der ersten Methode wird ein Sackloch 52 in dem Polster ausgebildet und die Lage 57 erstreckt sich die Seiten entlang nach unten und in die Basis des Sacklochs 52. In diese Apertur kann ein Gewindebolzen 53 geschraubt werden, der eine Länge besitzt, die ungefähr doppelt so groß wie die Tiefe des Sacklochs 52 ist. Die Außengewinde an dem Bolzen 53 können das Material der Lage 57 greifen und somit eine feste Verankerung bereitstellen. Eine Mutter (nicht dargestellt) oder eine ähnliche Anordnung wird dann verwendet, um den Bolzen zum Beispiel am Fahrzeugchassis zu befestigen.
In einer alternativen Anordnung besitzt ein ähnliches Sackloch 55 einen mit einem Innengewinde versehen Beschlag 56, der darin eingesetzt ist, wobei dieser zunächst an Ort und Stelle festgelegt wird durch eine Reibungspassung und/oder eine Verklebung. Der Beschlag 56 besitzt einen Flansch 58 mit kleinen Öffnungen 59. Die Lage 57 wird dann aufgebracht und deckt den Beschlag 56 ab, wobei Abschnitte der Lage 57 in die Öffnungen 59 gezogen werden, um den Beschlag in die Position zu sichern. Dann wird die die gewindete Apertur des Beschlags 56 abdeckende Lage 57 geschnitten oder in anderer Weise durchbrochen. Der mit Innengewinde versehene Beschlag 56 kann dann einen mit Gewinde versehenen Befestigungsschaft oder der gleichen als ein Mittel zum Befestigen des Polsters 50 aufnehmen.
In 7 ist eine noch weitere Ausführungsform dargestellt. Hier ist eine Messingplatte 74, wie sie verwendet wird zum Hinweisen auf das Vorhandensein der Räumlichkeiten oder des Sprechzimmers eines Arztes, mit Buchstaben 70 graviert. Vormals wären solche Platten angelaufen und hätten in regelmäßigen Abständen poliert werden müssen. Durch Beschichtung der Platte 74 durch eine geeignete Schicht eines klaren Kunststofflagenmaterials ist diese Aufgabe jedoch vermieden. Im Wesentlichen wird die Platte 74 das Material 4 von 1, wobei die Platte 74 über einem etwas kleineren durchlässigen Block 71 angeordnet wird. Es wird kein Klebstoff oder ein anderes Klebemittel zwischen der Platte 74 und dem Block 71 verwendet. Außerdem sind kleine Perforationen oder Bohrlöcher 75 in jeder der Vertiefungen angeordnet, welche durch die Buch staben 70 ausgebildet sind. Dies ermöglicht, dass Luft zwischen der Abdecklage (nicht dargestellt) und der Platte 74 evakuiert wird. Die Abdecklage wird dann angelegt und nach dem Abkühlen um den Umfang des Blocks 71 herum gegen die Unterseite der Messingplatte 74 gefaltet. Dies durchtrennt die Abdecklage und ermöglicht das Entfernen des Blocks 71. Das Ergebnis ist eine hochgradig reflektierende polierte Messingnamensplatte, die nicht anläuft, da diese von den Elementen durch die Abdeckschicht geschützt ist.
In einer Alternative kann der Block 71 als ein Hintergrundteil beibehalten werden.
Wie es in 8 ersichtlich ist, kann der Schichtstrukturartikel der vorliegenden Erfindung in einer noch weiteren Ausführungsform aus einem Paneel 80 bestehen, welches aus einem Laminat einer mittleren Schicht 81 von expandierbarem Polystyrol (EPS) besteht, welche zwischen zwei äußeren Schichten 82, 83 angeordnet ist, die aus zu Karton verarbeiteten Papier gebildet sind. Die äußeren Schichten 82, 83 sind jeweils dargestellt als gebildet aus drei flachen Lagen und zwei Korrugationsschichten. Fachleute aus dem Bereich der Kartonherstellung werden erkennen, dass andere Kombinationen wie vier flache Lagen und drei Korrugationsschichten möglich sind.
Wie zuvor ist das Paneel 80 mit einer oder mehreren Schichten des Lagenmaterials 87 überdeckt, welches in 8 in weggeschnittener Weise dargestellt ist, um das Innere des Paneels 80 aufzudecken. Das Ergebnis ist ein strukturell festes Paneel 80, welches aus inhärent schwachen Materialien wie EPS und Karton gebildet ist. Da Karton nicht fest ist, durch Feuchtigkeit nachteilig beeinträchtigt wird und nicht als ein nahrungsmittelgeeignetes Material betrachtet wird, findet das sich ergebende Paneel zahlreiche Verwendungen, da es strukturell fest ist, undurchlässig für Wasser und Flüssigkeiten ist und das Lagenmaterial einfach in nahrungsmittelgeeigneter Qualität ausgebildet werden kann.
Außerdem ist ein Befestigen irgendeiner Art von Anschlussstück bei bislang aus Papier oder Karton hergestellten Artikeln extrem schwierig. Jeder Versuch, ein Anschlussstück zu kleben führt dazu, dass die äußerste Kartonlage entweder reißt oder bei geringem angelegten Kräften delaminiert, so dass ein sehr schwaches Anschlussstück resultiert. In ähnlicher Weise führt jeder Versuch der Verwendung von Schraubbefestigungsmitteln wie einer selbstschneidenden Schraube lediglich dazu, dass das Befestigungsmittel von dem Kartonmaterial reißt.
Diese Probleme beim Stand der Technik werden jedoch gemäß der Erfindung überwunden durch den Einschluss eines Innengewinde-Anschlussstücks 84 (wie ein herkömmliches Rohranschlussstück) unterhalb des Lagenmaterials 87. Das Anschlussstück 84 kann hergestellt sein aus Kunststoff wie PVC oder Polypropylen oder aus Metall wie Messing oder verzinktem Eisen. In dem Fall, dass ein Metallanschlussstück 84 verwendet wird, wird das Anschlussstück 84 bei der Aufbringung des Lagenmaterials 87 bevorzugt erwärmt bevor die erwärmte Lage 87 in Kontakt mit dem Anschlussstück 84 kommt, wenn die Druckdifferenz angelegt wird. Dies vermeidet, dass das Anschlussstück 84 Wärme von der Lage 87 absorbiert und vermeidet somit gut einen Fluss der erweichten Lage 87.
Wie es in dem Querschnitt in 9 ersichtlich ist (nur der obere Abschnitt der Kartonschicht 82 ist hierbei dargestellt), haftet das erwärmte Lagenmaterial 87 eng anliegend an der äußeren Oberfläche der äußeren Kartonschicht 82 und an der äußeren Oberfläche des Anschlussstücks 84. Das Vorsehen von zwei Aperturen 88 in der Außenlage des Kartons erlaubt es, dass Luft aus dem Bereich benachbart der Gewinde 85 des Anschlussstücks 84 durch die Außenschicht des Kartons hindurch und in die oberste korrugierte Schicht geleitet wird, von wo sie leicht evakuiert werden kann. Dies führt dazu, dass das Lagenmaterial 87 eng anliegend nach unten in die Gewinde 85 und in engen Kontakt mit der oberen Oberfläche der Schicht 82 gezogen wird. In diesem Zusammen hang ist festzuhalten, dass eine Lücke zwischen dem Lagenmaterial 87 und der übrigen Schicht 82 und dem Anschlussstück 84 dargestellt ist, die in Wirklichkeit nicht existiert.
Das dichte Anhaften des Lagenmaterials 87 an den Gewinden 85 bedeutet, dass ein Außengewinde-Befestigungsmittel 86 oder etwas ähnliches in das Anschlussstück 84 geschraubt werden kann, um eine feste mechanische Verbindung zu dem Paneel 80 herzustellen. Wenngleich das Lagenmaterial 87, wie es in die Gewinde 85 gezogen wird, sehr dünn ist, so kann die Dicke ausreichend dazu sein, die Ganghöhe der Gewinde 85 zu verändern, und dies muss berücksichtigt werden bei der Wahl der Ganghöhe des Außengewinde-Befestigungsmittels 86.
Bei der Alternative, falls die Aperturen 88 nicht vorhanden sind, wird das Lagenmaterial 87 nur teilweise in die Gewinde 85 gezogen, wie es durch die gestrichelte Linie 89 in 9 angegeben ist. Unter diesen Umständen kann das die Öffnung des Anschlussstücks 84 verschließende Material weggeschnitten werden, um einen ordnungsgemäßen Eingriff durch das Außengewinde-Befestigungsmittel 86 zu ermöglichen. Dies ist ähnlich dem mit Gewinde versehenen Beschlag 56 von 6. Unabhängig davon, welche Anordnung gewählt wird, hält das Lagenmaterial 87 das Anschlussstück 84 dicht an dem festen Paneel 80 und führt zu einer festen und vielseitigen Befestigungsanordnung.
Eine weitere Ausführungsform ist in 10 dargestellt. Hier ist ein Paneel 90 mit einer Außenhaut aus Lagenmaterial 97 wie zuvor versehen. Ein Teil des Lagenmaterials 97 ist weggeschnitten, um das Innere des Paneels 90 aufzudecken, welches aus zwei äußeren Schaumschichten 92, 93 besteht, die beispielsweise aus EPS oder GECT gebildet sind, sowie einer mittleren Schicht 91, die aus Karton gebildet ist. Wenngleich in 10 nur eine einfache korrugierte Schicht für die mittlere Schicht 91 dargestellt ist, so ist es verständlich, dass die mittlere Schicht 91 aus vielen Kartonschichten gebildet sein kann, falls gewünscht. Auch können zwei Kartonschichten und eine EPS-Schicht dazwischen vorgesehen sein, falls gewünscht.
Die Anordnung von 10 findet insbesondere eine Anwendung als ein Wandmaterial für Kühlgeräte, Kühlräume und dergleichen.
Eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 11 dargestellt. Hierbei ist eine Palette 100 aus voll recycelten Materialien hergestellt. Die Form der Palette 100 wird hergestellt aus einer Mehrzahl von übereinander gestapelten Kartonschichten 101. Der Karton ist wie zuvor in einem Lagenmaterial 107 eingeschlossen, welches bevorzugt aus recycelten PET hergestellt ist, welches aus recycelten Flaschen für alkoholfreie Getränke erhalten ist. Die Festigkeit der Palette 100 entsteht somit aus den in allen Richtungen erzeugten Zugkräften im Lagenmaterial 107, wenn dieses sich abkühlt, während die Form der Palette 100 aus der Gestalt, Dicke und Anzahl von Schichten 101 des Kartons bestimmt wird. Beide Materialien sind kostengünstig und leichgewichtig und die resultierende Palette 101 selbst ist recycelbar. Wie zuvor ist in 11 ein Abschnitt des Lagenmaterials 107 weggeschnitten, um die Kartonschichten 101 des Inneren der Palette aufzudecken.
Da das Lagenmaterial 7, 17, 27, 37, 47, 57, 87, 97, 107 etc. sich zusammenzieht, wenn es abkühlt und dadurch Zugkräfte in allen Richtungen ausübt, tendiert das abkühlende Lagenmaterial dazu, das darunter liegende Objekt zu kontrahieren, zu biegen oder zu verdrehen. Dies ist in 12 veranschaulicht, welche das Ergebnis davon zeigt, dass das Lagenmaterial 117 lediglich an der oberen Oberfläche einer rechteckigen Platte 110 aus Schaummaterial wie EPS aufgebracht ist. Beim Aufbringen des Lagenmaterials 117 wurde die Platte 110 auf einer flachen Basis wie der Basisplatte 2 in 1 angeordnet.
Wenngleich ein Aufbringen einer weiteren Schicht von Lagenmaterial an der Unterseite der Platte 100 in einem gewissen Maße dieses Problem mittels eines Kräftegleichgewichts korrigieren würde, so ist es nicht immer wünschenswert oder praktikabel, dies zu tun.
Stattdessen, wie es in 13 veranschaulicht ist, ist es besser, eine Kompensation durch eine Formgebung einer perforierten Basisplatte 112 vorzusehen, so dass diese ein geringfügig angehobenes Zentrum besitzt. Außerdem wird die Druckdifferenz oder das Vakuum für eine lange Zeit angelegt, bis zu einem Zeitpunkt, nachdem das Lagenmaterial 7, 17, 27, 37, 47, 57, 87, 97, 107 etc. sich abgekühlt hat. Auf diese Weise wirkt die Form der Basisplatte 112 dem verdrehenden Effekt entgegen oder kompensiert den verdrehenden Effekt der Zugkräfte, die durch das Abkühlen und Schrumpfen des Lagenmaterials 7, 17, 27, 37, 47, 57, 87, 97, 107 etc. hervorgerufen werden.
Es wird nun auf 14 Bezug genommen. Es ist bei modernen Surfbrettern oder Segelbrettern wichtig, dass ein Umfangswulst aus weichem elastischen Material sich um den Rand des Bretts herum erstreckt, um einen Personenschaden in dem Fall zu vermeiden, in dem das Brett im Wasser mit einer Person kollidiert. Bei dieser weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Rumpf 121 des Bretts 120 aus expandierbarem Schaum wie EPS ausgebildet werden und mit einer horizontal sich erstreckenden Nut versehen werden, in welche ein Weichgummiwulst 123 eingesetzt wird. Diese Anordnung bildet einen dreischichtigen, horizontal sich erstreckenden Stapel, gebildet aus dem Wulst 123, dem Rumpf 121 und dem Wulst 123.
Das ganze Brett 120 wird wie zuvor durch Lagenmaterial 127 abgedeckt, um die Teile des Stapels einzuschließen und in ihrer Position zu halten. Das Lagenmaterial 127, wenn es abgekühlt ist, ist ausreichend flexibel, um dem eingeschlossenen Wulst 123 zu erlauben, immer noch elastische, stoßabsorbierende Eigenschaften zu zeigen.
Außerdem sind die oben mit Bezug auf die 8 und 9 beschriebenen Techniken nützlich zum Einschließen eines Mastanschlussstücks im Falle von Segelbrettern oder eines Beinseilanschlussstücks im Falle von Surfbrettern. Wenngleich in 14 eine Lücke zwischen dem Brett 120 und der Lage 127 dargestellt ist, um die Lage 127 in der Zeichnung ersichtlich zu machen, so existiert eine derartige Lücke wieder nicht tatsächlich.
Nachfolgend sind in tabellarischer Form verschiedene Kombinationen von Materialien angegeben, die bei den oben beschriebenen Artikeln verwendet werden können.
INNENMATERIAL(IEN):
Expandierbares Polystyrol (EPS)
Mischung aus Polyphenylenether (PPE) und Polystyrol (PS) impregniert mit Pentan
(GECET – Handelsname)
Mischung aus Polyphenylenether (PPE) und Polystyrol (PS) impregniert mit Pentan
(CARIL – Handelsname)
Polyethylen (PE)
Polyurethan (PU)
Recyceltes oder Roh-Zellulosematerial (Papier, Karton, Holz)
Harze mit mineralischen Füllstoffen einschließlich Flugasche und luftversetztem Zement
Polypropylen (PP)
THERMOPLASTISCHES LAGENMATERIAL:
Amorphes Polyethylenterephthalat (APET)
Polyethylenterephthalat (PET)
Polyethylenterephthalat-Glycol (PETG)
Polycarbonat (PC)
Polycarbonat/Polybutylenterephthalat (PC/Polyester)
Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
Hochschlagzähes Polystyrol (HIPS)
Styren-Acrylnitril (SAN)
Polyethylen niederer Dichte (LDPE)
Hart-Polyethylen (HDPE)
Polypropylen (PP)
Unplastifiziertes Polyvinylchlorid (Vinyl – UPVC)
Polymethylmethacrylat (PMMA – Acrylic)
Zelluloseacetat
Polybutylenterephthalat (PBT)
Polyphenylenether (PPE)
Polyformaldehyd (ACETAL)
Polyvinylchlorid (PVC)
Polyphenylenether verschmolzen mit hochschlagzähem Polystyrol (NORYL – Handelsname)
Es ist verständlich, dass jedes der oben aufgelisteten Innenmaterialien mit jedem der oben aufgelisteten Lagenmaterialien abgedeckt werden kann.
Das Vorangegangene beschreibt lediglich einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und es können für Fachleute offensichtliche Modifikationen daran vorgenommen werden ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise wäre eine Dachbelagplatte, die aus mehreren Schichten von Karton und mit dem Lagenmaterial eingeschlossen hergestellt ist, zu leichtgewichtig, um auf einem Dach bei starken Winden an Ort und Stelle zu bleiben. Um dieses Problem zu überwinden, kann der Raum zwischen den Korrugationen des Kartons vor dem Einschluss mit Sand gefüllt werden. Diese kostengünstige Strategie ermöglicht die Herstellung einer Dachbelagplatte mit einem Gewicht, das vergleichbar denjenigen einer herkömmlichen Keramik- oder Betondachbelagplatte ist.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Schichtstrukturartikels mit Lasttragfähigkeiten, der aus einer Mehrzahl von formbestimmenden Innenteilen (1) und wenigstens einer Außenhaut (7) gebildet ist, wobei jedes der Mehrzahl von formbestimmenden Innenteilen (1) nicht inhärent lasttragend ist und wenigstens teilweise fluiddurchlässig ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (1) Anordnen der Mehrzahl von Teilen (1) übereinander zur Ausbildung eines Stapels, (2) Heizen einer zur Bildung der Außenhaut vorgesehenen thermoplastischen Lage (7), (3) Bewegen der geheizten Lage relativ zu dem Stapel, um die geheizte Lage in eine den Stapel überlagernde Position zu bringen, (4) Anwenden einer Fluiddruckdifferenz zwischen der von dem Stapel entfernten Seite der Lage und der von der Lage entfernten Seite des Stapels, um die Teile des Stapels zu komprimieren und die Lage an die Form des komprimierten Stapels anzupassen und die Lage und den komprimierten Stapel miteinander zu koppeln, wobei ursprünglich zwischen dem Stapel und der Lage sowie in dem Stapel eingeschlossene Luft durch den Stapel passiert, und (5) Kühlen der thermoplastischen Lage oder Gestatten, dass dieselbe sich abkühlt, woraufhin Zugkräfte in der Lage in allen Richtungen entstehen.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt eines Anordnens des Stapels auf einer perforierten Basisplatte (2).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Basisplatte (2) gekrümmt ist in einer Richtung entgegengesetzt der Krümmung des Stapels, die durch die Bildung der Zugkräfte in der gekühlten Lage hervorgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Basisplatte (2) zu einer vorbestimmten Form geformt ist und der Stapel an die vorbestimmte Form angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, umfassend den Schritt eines Aufrechterhaltens der Fluiddruckdifferenz bis die Lage sich abgekühlt hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei einige oder alle der Stapelteile (11) aus verschiedenen Materialien gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 6, umfassend den Schritt eines Perforierens irgendeines derjenigen Stapelteile, die nicht aus einem inhärent und wenigstens teilweise fluiddurchlässigen Material gebildet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, umfassend den Schritt eines Anordnens einer Leuchte (40) zwischen dem Stapel und der Lage (87).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, umfassend die Schritte: (a) Anordnen eines ein Befestigungsmittel aufnehmenden, mit einer Apertur versehenen Anschlussstücks (84) zwischen dem Stapel und der Lage (87), wobei die Apertur des Anschlussstücks der Lage zugewandt ist, und (b) Klemmen des Anschlussstücks an den Stapel durch die Aufbringung der Lage (87).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Apertur wenigstens teilweise durch die abgekühlte Lage eingelagert wird und die gekühlte Lage von der Apertur weggeschnitten wird, um der Apertur die Aufnahme eines Befestigungsmittels zu gestatten.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Apertur in Fluidverbindung mit dem Stapel steht und die Lage sich an das Innere der Apertur anpasst, um der Apertur die Aufnahme eines Befestigungsmittels zu gestatten.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Apertur ein Innengewinde aufweist und das Befestigungsmittel ein Außengewinde aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9–12, wobei das Anschlussstück geheizt wird bevor es in Kontakt mit der Lage kommt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die formbestimmenden Innenteile gewählt sind aus der Gruppe bestehend aus expandierbarem Polystyrol (EPS), GECET, CARIL, Polyethylen, Polyurethan, rückgeführtem oder neuem Cellulosematerial, Papier, Karton, Holz, Harzen mit mineralischen Füllstoffen einschließlich Flugasche und luftversetztem Zement und Polypropylen, und wobei das thermoplastische Lagenmaterial gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus APET, PET, PETG, Polykarbonat, Polykarbonat/Polyester-Mischungen, ABS-Polystyrol-Mischungen, HIPS-Polystyrol-Mischungen, SAN-Polystyrol-Mischungen, LDPE-Polystyrol-Mischungen, HDPE-Polystyrol-Mischungen, Polypropylen, Vinyl, PMMA-Acryl-Mischungen, Celluloseacetat, PBT, PPE, Acetal, PVC, und NORIL.
Schichtstrukturartikel mit Lasttragfähigkeiten, der gebildet ist aus einer Mehrzahl von formbestimmenden Innenteilen (1), die übereinander zur Ausbildung eines Stapels angeordnet sind, wobei jedes der Mehrzahl von Teilen nicht inhärent lasttragend ist und wenigstens teilweise fluiddurchlässig ist, wobei der Stapel wenigstens teilweise von wenigstens einer Lage (7) aus thermoplastischem Material eingeschlossen ist, welche die Teile des Stapel zusammendrückt und der komprimierten Form des Stapels angepasst ist.
Artikel nach Anspruch 15, wobei einige oder alle der Stapelteile aus verschiedenen Materialien gebildet sind.
Artikel nach Anspruch 15 oder 16, wobei irgendeines derjenigen Stapelteile perforiert ist, die aus einem Material gebildet sind, welches nicht inhärent wenigstens teilweise fluiddurchlässig ist.
Artikel nach einem der Ansprüche 15–17, wobei eine Leuchte (40) zwischen dem Stapel und der Lage angeordnet ist.
Artikel nach einem der Ansprüche 15–18, wobei ein zur Aufnahme eines Befestigungsmittels vorgesehenes und mit einer Apertur versehenes Anschlussstück (84) durch die Lage zwischen der Lage und dem Stapel geklemmt ist, wobei die Apertur des Anschlussstücks von dem Stapel weg gerichtet ist.
Artikel nach Anspruch 19, wobei die Lage von dem Inneren der Apertur weggeschnitten ist.
Artikel nach Anspruch 19, wobei die Lage an das Innere der Apertur angepasst ist.
Artikel nach einem der Ansprüche 19–21, wobei die Apertur ein Innengewinde aufweist und das Befestigungsmittel ein Außengewinde aufweist.
Artikel nach einem der Ansprüche 15–22, wobei die formbestimmenden Innenteile gewählt sind aus der Gruppe bestehend aus expandierbarem Polystyrol (EPS), GECET, CARIL, Polyethylen, Polyurethan, rückgeführtem oder neuem Cellulosematerial, Papier, Karton, Holz, Harzen mit mineralischen Füllstoffen einschließlich Flugasche und luftversetztem Zement und Polypropylen, und wobei das thermoplastische Lagenmaterial gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus APET, PET, PETG, Polykarbonat, Polykarbonat/Polyester-Mischungen, ABS-Polystyrol-Mischungen, HIPS-Polystyrol-Mischungen, SAN-Polystyrol-Mischungen, LDPE-Polystyrol-Mischungen, HDPE-Polystyrol-Mischungen, Polypropylen, Vinyl, PMMA-Acryl-Mischungen, Celluloseacetat, PBT, PPE, Acetal, PVC, und NORIL.