Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundelement zur Verwendung als Bodenbelag, Trennwände oder Wanddekorationstafeln. Das Element ist leichtgewichtig aber strapazierfähig und kann Farben oder Leuchtelemente beinhalten, um spezielle Effekte bereitzustellen. Das Element ist besonders in Museen, bei Ausstellungen etc. nützlich, wo es wünschenswert ist, ein vielseitiges Medium bereitzustellen, um unterschiedliche Anordnungen mit auffälligen visuellen Effekten zu erzeugen.

Die Herstellung von Verbundmaterialien, um eine Kombination von Eigenschaften wie etwa hohe Festigkeit und geringes Gewicht bereitzustellen, ist gut bekannt. Beispielsweise enthalten Flugzeugkabinenböden üblicherweise Verbundelemente, die ein Material mit Wabenstruktur aufweisen, das sandwichartig zwischen anderen Schichten aufgenommen ist. Das Material ist jedoch nicht besonders strapazierfähig und muss daher bei der Verwendung von weiteren Schutzschichten überdeckt werden und ist dementsprechend vor der Sicht verborgen.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verbundmaterial bereit, umfassend eine Schicht aus faserverstärktem Kunststoff (FRP)-Material, einen Block aus Material mit Wabenstruktur, der aus perforierten Folien gebildet ist und eine Seite aufweist, die an einer Seite der FRP-Schicht befestigt ist, eine Trägerschicht, die an der anderen Seite des Materials mit Wabenstruktur befestigt ist, und eine Harzbeschichtung, die auf der anderen Seite der FRP-Schicht befestigt ist, wobei der faserverstärkte Kunststoff und die Harzbeschichtung mindestens teilweise durchsichtig oder durchscheinend sind. Auf diese Weise wird ein stabiles und vielseitiges Element bereitgestellt, das verwendet werden kann, um Bodenbeläge und Wände zu gestalten. Außerdem kann Licht durch das Element dringen, so dass ermöglicht wird, dass das Material mit Wabenstruktur zumindest teilweise sichtbar ist.

Vorzugsweise bildet die FRP-Schicht die Grundfläche einer tablettförmigen Struktur, welche weiterhin Seitenwände umfasst, die aus FRP-Material ausgebildet sind und in Abhängigkeit von der FRP-Schicht so geformt sind, dass sie einen Hohlraum bilden, innerhalb welchem sich das Material mit Wabenstruktur befindet.

Vorzugsweise ist das Material mit Wabenstruktur von den Seitenwänden des Tabletts beabstandet, um das Entweichen von Luft während des Härtungsvorgangs aus der Wabenstruktur zu ermöglichen, so dass auf das Material mit Wabenstruktur einwirkende Belastungen nicht auf die Seitenwände des Tabletts übertragen werden.

Günstigerweise kann der Abstand zwischen der Wabenstruktur und den Seitenwänden von einem faserverstärkten Band bedeckt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Material mit Wabenstruktur aus Aluminium gebildet und die Harzbeschichtung kann Epoxy, Polyester oder ein Gemisch der beiden sein.

Um visuelle Effekte bereitzustellen, können eine oder mehrere Farben oder Farbtöne auf das faserverstärkte Kunststoffmaterial aufgebracht werden.

Die Trägerschicht, die an der Wabenstruktur angebracht ist, kann aus faserverstärktem Kunststoff oder aus einem Elektrolumineszenzfilm bestehen.

Um zu ermöglichen, dass Bilder und Graphiken auf dem Element angezeigt werden, kann in jeder der Vielzahl von Zellen des Materials mit Wabenstruktur eine Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt werden und die LEDs können an dem Trägermaterial befestigt werden.

Die Beleuchtungsvorrichtungen können alle Licht derselben Farbe erzeugen. Alternativ können drei verschiedenfarbige Beleuchtungsvorrichtungen oder dreifarbige Beleuchtungsvorrichtungen verwendet werden, die jeweils in der Lage sind, drei verschiedene Farben anzuzeigen.

Die Beleuchtungsvorrichtungen können LEDs sein.

Vorzugsweise ragt das Material mit Wabenstruktur und/oder die Trägerschicht leicht aus dem Hohlraum heraus, so dass bei der Verwendung Belastungen auf das Material mit Wabenstruktur einwirken können, ohne dass eine Übertragung auf die Seitenwände des Tabletts erfolgt.

Wenn es erforderlich ist, das Element im Außenbereich einzusetzen, so kann eine Dichtungsschicht auf der Seite der Trägerschicht, entfernt von dem Material mit Wabenstruktur, aufgebracht werden, um das Element abzudichten.

In einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Boden bereitgestellt, der aus einer Vielzahl von Verbundelementen des vorgenannten Typs aufgebaut ist. Ein solcher Boden kann auf Sockelträgern getragen werden, die elastische Lagersegmente aufweisen, welche das Trägermaterial tragen und die Seitenwände des Tabletts (falls vorhanden) nicht tragen.

In noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Wand bereitgestellt, die aus einer Vielzahl von Verbundelementen des zuvor genannten Typs aufgebaut ist.

In noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer Form mit einem Formhohlraum bereitgestellt, Auskleiden der Grundfläche des Formohlraums mit faserverstärkten Kunststoff (FRP)-Material, zur Bildung einer FRP-Schicht, kalt Aushärten des faserverstärkten Kunststoffmaterials, Bedecken der FRP-Schicht mit Haftmittel, Befestigen des Materials mit Wabenstruktur, welches aus perforierter Folie hergestellt wurde, mit dem Haftmittel an der FRP-Schicht, wobei das Material mit Wabenstruktur eine Trägerschicht aufweist, Entfernen der FRP-Schicht mit dem daran angebrachten Material mit Wabenstruktur aus dem Formhohlraum, Wenden der FRP-Schicht und Aufbringen einer Harzbeschichtung auf die andere Seite der FRP-Schicht, wobei das faserverstärkte Kunststoffmaterial und die Harzbeschichtung wenigstens teilweise durchsichtig oder durchscheinend sind.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren außerdem den Schritt des Bildens des Auskleidens der Seiten des Formhohlraums mit FRP-Material, um eine tablettförmige Struktur mit einer Grundfläche und Seitenwänden zu bilden.

Um visuelle Effekte bereitzustellen, kann das Verfahren den Schritt des Aufbringens einer oder mehrere Farben oder Farbtöne auf die Form umfassen, bevor diese mit dem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgekleidet wird.

Das auf die Wabenstruktur aufgebrachte Trägermaterial kann aus faserverstärktem Kunststoff oder aus einem Elektrolumineszenzfilm bestehen.

Um weitere visuelle Effekte bereitzustellen, kann das Verfahren den Schritt des Anordnens einer Beleuchtungsvorrichtung in jeder einer Vielzahl von Zellen in dem Material mit Wabenstruktur umfassen.

Das Verfahren kann weiterhin den Schritt des Aufbringens einer Dichtungsschicht auf der Rückseite des Elements umfassen, um dieses abzudichten, so dass es für Anwendungen im Außenbereich geeignet wird.

Die Erfindung wird nun beispielhaft ausführlicher beschrieben, wobei auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verbundelements ist;

2 ein Querschnitt des Elements aus 1 entlang der Linie A-A ist;

3 ein schematisches Diagramm ist, welches die Anfangsschritte bei der Herstellung des Elements der 1 und 2 zeigt;

4 ein Querschnitt ähnlich zu 2 ist, der ein Element zeigt, welches eine LED-Matrix enthält; und

5 zeigt, wie zwei benachbarte Elemente als Boden gelagert werden können.

Ein Verbundelement 10 liegt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Form einer quadratischen Platte vor, mit einem großen Oberflächenbereich und einer verhältnismäßig kleinen Tiefe. Eine typische Platte misst ungefähr 0,5 m entlang jeder Seite und ist ungefähr 3 cm dick. Es kann jedoch auch eine rechteckige Platte oder eine andere Form hergestellt werden, die günstig tesseliert werden kann.

Wie in 2 am besten erkennbar ist, weist das Element eine obere Oberfläche 12 auf, die wenigstens teilweise durchsichtig oder durchscheinend ist und die gefärbt sein kann, wie nachstehend beschrieben. Die obere Oberfläche 12 ist vorzugsweise aus Epoxyharz oder Polyesterharz gebildet. Dadurch wird eine strapazierfähige Schicht bereitgestellt, die als Bodenoberfläche, die betreten werden kann, geeignet ist.

Unterhalb der oberen Oberfläche 12 befindet sich eine umgekehrt tablettförmige Struktur 14 aus Verbundmaterial wie beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff. Dieses Tablett 14 weist eine Deckfläche 16 und vier Seitenwände 18 auf.

In dem durch das Verbundtablett gebildeten Hohlraum ist ein Block aus Material mit Wabenstruktur 20. Das Material mit Wabenstruktur 20 ist an der Unterseite der Deckfläche 16 des Verbundtabletts 14 durch Haftmittelharz 24 befestigt. Das Material mit Wabenstruktur 20 ist aus den nachstehend erläuterten Gründen von den Verbundseitenwänden 18 nach innen beabstandet. Das Material mit Wabenstruktur 20 ist mit einer Trägerschicht 22 ausgestattet, die aus faserverstärktem Kunststoff oder einem anderen nachstehend diskutierten Material bestehen kann. Das Material mit Wabenstruktur 20 und die Trägerschicht 22 sind vorzugsweise so bemessen, dass sie leicht aus dem von dem Verbundtablett 14 definierten Hohlraum herausragen. Das Material mit Wabenstruktur 20 ist vorzugsweise aus perforiertem Aluminium ausgebildet, d.h. aus einer Aluminiumschicht, wobei mehrere winzige Poren in dem Metall ausgebildet sind.

Obwohl es sich hier um eine bevorzugte Ausführungsform handelt, ist ein Tablett 14 mit Seitenwänden 18 nicht essenziell. Das Element 10 könnte einfach aus der Deckfläche 16 bestehen, wobei das Material mit Wabenstruktur 20 und die Trägerschicht 22 an einer Seite befestigt sind und die obere Harzoberfläche 12 auf der anderen Seite befestigt ist.

Das Element 10 kann nach dem folgenden Verfahren, das teilweise in 3 veranschaulicht ist, hergestellt werden. Zuerst wird eine Form 26, die einen flachen Hohlraum 28 aufweist, bereitgestellt, beispielsweise von Formica (RTM), wobei der Hohlraum mit einem Entfetter ausgekleidet ist. Die Grundfläche und die Seiten des Hohlraums 28 werden mit faserverstärktem Kunststoff ausgekleidet, um das Tablett 14 zu erzeugen. Dies erfolgt typischerweise von Hand, und der faserverstärkte Kunststoff wird in einem Kalthärtungsverfahren ausgehärtet.

Wenn das Element 10 ohne die Seitenwände 18 hergestellt wird, dann wird nur die Grundfläche des Hohlraums ausgekleidet, um die Deckfläche 16 zu bilden.

Nach der Härtung des faserverstärkten Kunststoffs 14 wird die Grundfläche 16 mit einem Haftmittelharz 24 beschichtet. Ein Block aus Material mit Wabenstruktur 20, typischerweise mit einer herkömmlichen vorgeformten faserverstärkten Kunststoffträgerschicht 22, wird in dem Verbundtablett 14 angeordnet, wobei das offene Ende der Wabenstruktur mit dem Haftmittelharz 24 in Kontakt kommt. Der Wabenstrukturblock 20 ist kleiner als die inneren Abmessungen des Tabletts 14, so dass die Kanten der Wabenstruktur von den Seiten des Verbundtabletts 14 (oder von den Seiten der Form 26, falls die Seitenwände 18 nicht vorhanden sind) ringsum beabstandet sind. Das Haftmittelharz 24 wird dann ausgehärtet, wobei während dieses Verfahrens Wärme entsteht. Diese Wärme führt dazu, dass in den Zellen des Materials mit Wabenstruktur 20 zwischen der Trägerschicht 22 und dem Haftmittelharz 24 eingefangene Luft sich expandiert, und es wurde herausgefunden, dass diese Expansion zu einer Blasenbildung der Elementoberfläche führt, was für die Verwendung selbstverständlich nicht annehmbar ist. Dieses Problem wurde bewältigt, indem perforiertes Material wie etwa Aluminium verwendet wurde, um das Material mit Wabenstruktur 20 zu bilden, so dass es ermöglicht wird, dass eingefangene Luft von Zelle zu Zelle und ggf. an den Kanten aus dem Material mit Wabenstruktur 20 heraus entweichen kann, wo es von den Seitenwänden des Verbundtabletts 14 (oder einfach den Seiten der Form 26) beabstandet ist.

Wenn die Wabenstruktur 20 fest in Form gebracht ist, wird das Verbundtablett 14 von der Form 26 entfernt. Der Abstand zwischen dem Material mit Wabenstruktur 20 und den Seitenwänden 18 des Verbundtabletts kann zweckmäßig mit Band (nicht gezeigt) wie etwa Strukturverbundband bedeckt werden und um zu verhindern, dass Schmutz oder Ablagerungen in den Hohlraum gelangen.

Das Element 10 wird gewendet, so dass die Grundfläche 16 des Verbundtabletts 14 am weitesten oben liegt. Die obere Oberfläche wird dann mit einer Schicht aus Epoxyharz oder Polyesterharz beschichtet, um die strapazierfähige obere Oberfläche 12 bereitzustellen.

Wie zuvor erwähnt, misst ein typisches durch dieses Verfahren hergestelltes Element 10 ungefähr 0,5 m entlang jeder Seite, mit einer Tiefe von ungefähr 3 cm, wobei die Epoxyharzdeckschicht eine Dicke von ungefähr 0,5 cm aufweist. Ein Element mit diesen Abmessungen kann als Bodenbelag verwendet werden. Wenn er von herkömmlichen Sockelträgern 36, die elastische Lagersegmente 37 aufweisen, getragen wird, wie in 5 gezeigt, mit einem Abstand von ungefähr 0,5 m, so kann der Boden Lasten von 5 kN/m² standhalten und Punktbelastungen, wie sie bei hochhackigen Schuhen auftreten, bewältigen. Bei einer derartigen Verwendung stützen die elastischen Lagersegmente 37 gegen die Trägerschicht 22 des Materials mit Wabenstruktur 20 und nicht gegen die Seitenwände 18 des Verbundtabletts 14, was bei der Einwirkung großer Lasten eine Gefahr der Delaminierung bedeuten würde. Größere Elemente mit bis zu ungefähr 1 m × 3 m können günstigerweise jedoch ebenfalls durch dasselbe Verfahren hergestellt werden.

Die Elemente 10 können einzeln oder in Gruppen von mehreren auch als Dekorationselemente an eine bestehende Wand gehängt werden oder selbst eine Trennwand bilden.

Die obere Schicht 12 aus Epoxyharz, das Verbundtablett 14 und das Trägermaterial 22 können alle aus durchsichtigem oder durchscheinenden Material ausgebildet sein, so dass Licht durch das Element 10 dringen kann. Die Wabenstruktur, die selbst einen interessanten visuellen Effekt darstellt, ist dann sichtbar. Es können jedoch weitere durch eine Färbung und/oder Beleuchtung des Elements 10 Effekte erzielt werden, wie nachstehend beschrieben.

Um das Element 10 zu färben, kann die Form mit einem gefärbten oder getönten Harz besprüht werden, bevor das Verbundtablett 14 in die Form gelegt wird. Bereiche der Form können maskiert werden und mit weiteren Farben besprüht werden, um interessante visuelle Effekte bereitzustellen.

Weitere Anreize können bereitgestellt werden, indem das Element auf verschiedene Weise beleuchtet wird. Als erstes kann das Element auf herkömmliche Weise von hinten beleuchtet werden, wobei Licht aus der Richtung der Trägerschicht 22 in Richtung der oberen (oder vorderen) Oberfläche 12 durch das Element 10 gestrahlt wird. Eine Hinterleuchtung erfordert jedoch, dass hinter dem Element 10 ein gewisser Raum zur Verfügung stehen muss, um die Hinterleuchtungsapparatur anzuordnen und daher ist das System nicht geeignet, um einfache Trennwände zwischen benachbarten Räumen bereitzustellen oder in Situationen, in denen der Raum aus anderen Gründen begrenzt ist.

Eine zweite Ausführungsform eines beleuchteten Elements verwendet eine Schicht aus Elektrolumineszenzfilm hinter dem Block aus Material mit Wabenstruktur 20. Dieser besteht aus einer zweischichtigen Metallfolie, die leuchtet, wenn ein hochfrequenter Strom durchgeleitet wird. Der Elektrolumineszenzfilm kann als Trägerschicht 22 der Wabenstruktur 20 verwendet werden oder er kann hinter der Trägerschicht, d.h. auf der von dem Material mit Wabenstruktur 20 abgelegenen Seite, angeordnet sein. Die Aufnahme des Elektrolumineszenzfilms in das Element 10 stellt ein leuchtendes Element bereit, das nützlich ist, wenn Licht ohne Tiefe als visueller Effekt gewünscht ist.

In einer dritten Ausführungsform wird ein komplexeres Leuchtsystem bereitgestellt, welches ermöglicht, dass aufwändigere Graphiken angezeigt werden. In dieser Ausführungsform wird eine Matrix von Beleuchtungsvorrichtungen 30 auf einer gedruckten Leiterplatte (PCB) 32 bereitgestellt. Die Vorrichtungen 30 sind geeigneterweise LEDs, obwohl eine beliebige andere Art von Leuchtvorrichtungen ebenfalls verwendet werden könnte. Die LEDs können auf herkömmliche Weise an die PCB gelötet werden, oder sie können auf kompaktere Weise an der Oberfläche angebracht werden. Diese Matrix ist so angeordnet, dass jede LED 30 in einer Zelle 34 des Materials mit Wabenstruktur 20 sitzt. Eine LED kann sich in jeder Zelle 34 oder nur in einigen Zellen befinden. Wenn sie beleuchtet ist, strahlt jede LED 30 ihre bestimmte Zelle 34 aufgrund der inneren Reflexion von den metallischen Wänden aus. Da die Zellen 34 des Materials mit Wabenstruktur 20 hexagonal sind, erzeugt dieser Effekt bei der Betrachtung durch die Deckfläche 12 einen hexagonalen Bildpunkt und die durch das Element 10 bereitgestellte Matrix hexagonaler Bildpunkte kann verwendet werden, um Kurven anzuzeigen und Bilder darzustellen. Da die Bildpunktgröße relativ groß ist und die Auflösung im Vergleich zu etwa TV gering ist, erleichtern hexagonale Bildpunkte tatsächlich die Erzeugung von Kurven und somit relativ komplexen Graphiken und Bildern, im Vergleich zu einer Matrix quadratischer Bildpunkte derselben Größe. Typischerweise liegt die Größe einer Zelle 34 in der Wabenstruktur im Bereich von 0,6 cm bis 2,5 cm quer, wobei eine Zellengröße von 1,3 cm bis 2,5 cm bevorzugt ist.

Die PCB 32, auf der die LEDs 30 angebracht sind, kann als Trägerschicht 22 für das Material mit Wabenstruktur 20 verwendet werden. Eine weitere Schicht aus Verbundmaterial (nicht gezeigt) kann für eine zusätzliche strukturelle Festigkeit über die Rückseite der PCB 32 bereitgestellt werden. Während es einfach ist, PCBs mit ungefähr 0,5 × 0,5 m für die Verwendung in Verbindung mit einem Element derselben Größe bereitzustellen, können außerdem mehrere einzelne PCBs verwendet werden, um die benötigte Fläche auszufüllen, wenn die Herstellung eines größeren Elements erforderlich ist.

Die verwendeten LEDs können eine einzelne Farbe, typischerweise rot, bereitstellen, um ein monochromes Display bereitzustellen. Alternativ kann die LED-Matrix aus bis zu drei verschiedenen Farben von LEDs aufgebaut sein, wobei sich in einer Zelle 34 nur eine Farbe befindet. Alternativ können dreifarbige LEDs verwendet werden, bei denen es sich um einzelne LEDs handelt, die in der Lage sind, drei verschiedene Farben anzuzeigen. Mit jeder dieser beiden letzteren Anordnungen ist es möglich, eine vollfarbige Anzeige auf dem Element 10 bereitzustellen.

Für zusätzliche visuelle Effekte kann ein Symbol oder Logo hinzugefügt werden, beispielsweise durch Übertragung oder Schablonendruck auf die obere Oberfläche 12 oder auf die Trägerschicht 22, so dass das Symbol beleuchtet oder als Umriss dargestellt wird, wenn das Element 10 in Verbindung mit einer Leuchtvorrichtung verwendet wird.

Das Element 10 kann auch mit einer Rückschicht (nicht gezeigt) aus Epoxyharz, Polyester oder einem Gemisch der beiden ausgestattet sein, welches die Rückseite des Elements 10 abdichtet, so dass es für Anwendungen im Außenbereich eingesetzt werden kann.

Für den Fachmann wird es offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verbundelement bereitstellt, das einfach herzustellen ist, leichtgewichtig aber bei der Verwendung sehr strapazierfähig ist und den Einbau von Beleuchtungsvorrichtungen ermöglicht, um visuelle Effekte mit variablem Vollkommenheitsgrad zu erzeugen. Außerdem können selbstverständlich Variationen und Veränderungen der genauen Konfiguration die für die verwendeten Materialien beschriebenen wurde erfolgen, ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.