專利名稱：貨運(yùn)車輛壁板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及貨運(yùn)拖車的結(jié)構(gòu)壁板，特別是，涉及貨運(yùn)拖車及類似車輛的復(fù)合層壓壁板結(jié)構(gòu)。
特別是在商用貨物運(yùn)輸車輛中，盡可能地減小車輛的重量是非常重要的。由于拖車壁板的表面積非常大，壁板占總重量的很大一部分。盡管有許多輕型材料，但大多數(shù)由于強(qiáng)度不足而不能用來制作拖車壁板。就是說，在許多實例中，拖車壁板提供最低限度的結(jié)構(gòu)特性是非常重要的，包括抗刺穿性、足夠的彎曲剛度和強(qiáng)度，以及總體結(jié)構(gòu)的耐久性。盡管固體金屬壁板肯定能提供剛度和強(qiáng)度方面所需的特性，但便宜的固體金屬板如鋼板，由于重量大而降低了燃油效率，并且使得拖車制造更加困難。此外，重量輕的特殊金屬因太貴而無法用于拖車壁板的制作。
此前美國專利4212405公開了一種制作拖車車身的技術(shù)，題目為拖車車身用鋁板集裝箱(ALUMINUM PANEL CONTAINER FOR ATRAILER BODY)。其中，拖車車身結(jié)構(gòu)的裝貨集裝箱具有側(cè)壁和內(nèi)壁，都由統(tǒng)一的厚度至少為5/32英寸的鋁合金板制成。題目為板式拖車(PLATE TRAILER)的美國專利4685721，公開了一種拖車車身，其每一側(cè)壁包含至少兩組用輕金屬材料如鋁合金制造的平直板。這些板并排排列，用許多裝在側(cè)壁外表面的接合板連接在一起。每一組板都有統(tǒng)一的厚度，但至少兩組中的第一組板要明顯厚于至少兩組中的第二組的板。其中通過將薄板安裝在低受力區(qū)，拖車的總重量可以降低，因此提高了拖車的貨物裝載量，同時保持了所希望的高貨物立體容積。
在標(biāo)題為貨運(yùn)車輛壁板結(jié)構(gòu)(CARGO VEHICLE WALLCONSTRUCTION)的美國專利4940279中，公開的拖車壁板中每個側(cè)壁和前壁由多種復(fù)合板組成。每塊復(fù)合板包含一塊含有聚丙烯芯層的多層夾心板，該芯層優(yōu)選厚度為0.250英寸，在它的兩個表面上，粘結(jié)有0.040英寸厚的鋁薄板。使用一種有聚丙烯顆粒散落其上的環(huán)氧粘結(jié)劑將鋁板粘結(jié)在聚丙烯芯層上。所披露的復(fù)合板的優(yōu)選總厚度約為0.33英寸。
1997年10月8日提出的同時待審的美國專利08/947030，其標(biāo)題為在金屬表層中含有牛皮紙芯層的結(jié)構(gòu)板(STRUCTURAL PANELWITH KRAFT PAPER CORE BETWEEN METAL SKINS)，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，其整體內(nèi)容以參考的形式并入本發(fā)明。該專利披露了一種新的壓層材料，其中兩層金屬表層被紙層隔開，并粘結(jié)在紙層上。
以下參照附圖(未按比例尺繪圖)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。


圖1為根據(jù)本發(fā)明制造的卡車拖車的透視圖；圖2為圖1中所示的卡車拖車側(cè)壁的剖面圖；圖3是圖2中壁板剖面圖的一部分；圖4是按本發(fā)明制造的另一種構(gòu)造的壁板的部分剖面圖；圖5是制造本發(fā)明壓層板的壓力機(jī)的概略圖。
在這第一種優(yōu)選實施方式拖車的20中，側(cè)壁32和前壁24由許多鑲板30組成，它們通過接合板32連接在一起。接合板32通過鉚釘34與鑲板30鉚接。將鑲板30連接而形成側(cè)壁板22的其他方法也可適用，例如槽柱結(jié)構(gòu)(channel posts)或其它與此類似的方式。對于大多數(shù)具有圖1所示的類型的鑲板結(jié)構(gòu)的拖車來說，典型的鑲板高度約7～10英尺，寬度約為2～6英尺。當(dāng)然這些尺寸會根據(jù)拖車設(shè)計要求有較大的變化。
參照附圖2，圖示為拖車20的橫截面的一部分，其中包括頂板36和底板38。鑲板30和底板36以及底板38的一般連接方式顯示在圖中，根據(jù)本文所述的內(nèi)容，那些技術(shù)熟練者將會獲悉大多數(shù)特殊的連接方式。就是說，鉚接、溝槽連接、粘結(jié)及其組合方式，其中也包括中間結(jié)構(gòu)，都可以用來連接鑲板30和頂板36及底板38。除此之外，盡管圖中只顯示了單層鑲板30，但在一些應(yīng)用中，可以采用內(nèi)外壁板均為鑲板30的結(jié)構(gòu)。同樣，也可以外壁板使用鑲板30而內(nèi)壁板采用另一種材料如膠合板或類似產(chǎn)品。所有這些應(yīng)用都可在本發(fā)明的適用范圍內(nèi)完成。
如圖2所示，鑲板30的一部分40被圈住，這部分在圖3中進(jìn)行放大，以使描述簡單。參照圖3，顯示出鑲板30含有金屬表層42和中間紙芯層44。由上可知，鑲板30實際上是三層結(jié)構(gòu)，該不同的三層合起來形成一個功能單元。這個功能單元的特性優(yōu)于單獨一層的特性，這點將在以下的描述中更加清楚。
在前面提到的于1997年10月8日提出申請的序號為08/947030的美國專利中，描述了鑲板30的一種優(yōu)選實施方式。該專利已經(jīng)被指定屬于本申請的代理人，其所有發(fā)明均已作為參考并入本發(fā)明中。盡管以前并不清楚前述專利中的層壓結(jié)構(gòu)是否能夠用于拖車壁板中，但現(xiàn)在，本申請人已成功地將這種概念實施于拖車壁板的制造，如這里所述。
參照附圖3，在薄板和柱式拖車結(jié)構(gòu)中，表層42最好使用鍍鋅鋼板制作，表層42的每層厚度應(yīng)在0.005英寸到0.008英寸之間，厚度在0.006英寸到0.008英寸之間則更佳。對薄板和柱式結(jié)構(gòu)來說，中間層44的厚度最好為0.01英寸到0.05英寸之間，在0.020英寸到0.030英寸之間則更佳。所以，典型的薄板和柱式結(jié)構(gòu)拖車的鑲板30的總厚度將在大約0.032英寸到0.046英寸之間。具有在對圖1的敘述中所說明的厚度的鑲板，和具有剛才所述的優(yōu)選板層厚度的鑲板，其典型的重量約為0.5至0.8磅。這和傳統(tǒng)的重約1.3磅的單層鋼板形成對照。
對板式拖車，鑲板30的板層厚度的優(yōu)選尺寸如下每層金屬表層42最好在0.007英寸到0.030英寸之間，在0.018英寸到0.026英寸之間則更佳。中間紙層44最好在0.04英寸到0.200英寸之間，在0.05英寸到0.100英寸之間則更佳。對復(fù)合板式拖車(無柱式拖車)，鑲板板層厚度的優(yōu)選尺寸如下每層金屬表層42最好在0.007英寸到0.030英寸之間，在0.018英寸到0.026英寸之間則更佳。中間紙層44最好在0.05英寸到0.025英寸之間，在0.08英寸到0.22英寸之間則更佳。
現(xiàn)在對圖3中所示的單層板作詳細(xì)描述。按要求，金屬表層42通常應(yīng)該為兩邊為平面的平板。制作表層42的金屬從以下各類中選取，包括鋼、鋁、銅合金和各類化合物。首選的金屬應(yīng)該既可以為本發(fā)明提供足夠的結(jié)構(gòu)及抗腐蝕性能，又價格便宜。最好的是鍍鋅鋼板。正如對本工藝技術(shù)熟練的那些人所知道的一樣，鋼根據(jù)其含碳量及其它元素含量的不同而分為很多級別。廣義地說可以分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。這里優(yōu)選的鋼為低碳鋼。本發(fā)明中優(yōu)選的表層金屬為冷軋鋼、鍍鋅鋼、鍍錫鋼和不銹鋼?？梢允褂脝蚊驽冧\薄鋼板，其鍍鋅的一面構(gòu)成表層板42的向外的一面，向里的一層為裸金屬層，以方便粘結(jié)。最好差異鍍鋅，就是說，里面鍍鋅層較薄而外面鍍鋅層較厚。在本發(fā)明中，優(yōu)選使用差異鍍鋅薄板。
正如本工藝技術(shù)熟練者所知，紙實質(zhì)上是纖維材料的粘結(jié)結(jié)構(gòu)，纖維材料是通過紙漿和水的稀釋懸浮這一過程，形成相對較薄的板層而制成的。它實質(zhì)上由紙漿纖維組成。制紙所用的紙漿，可以通過將木料或其它植物原料用機(jī)械方法磨碎，然后進(jìn)行化學(xué)處理(亞硫酸鹽、牛皮紙紙漿或碳酸鈉)得到；也可以將棉紗、亞麻布、破麻袋、其它廢物、稻草以及類似物經(jīng)化學(xué)處理得到。
在本發(fā)明中，制紙的優(yōu)選工藝是牛皮紙紙漿制作工藝。本工藝技術(shù)熟練者知道，采用牛皮紙制作工藝(也可以稱作硫酸鹽紙漿法或堿處理)可以得到高物理強(qiáng)度和致密度的紙。出售的優(yōu)選紙有飽和牛皮紙，由美國查爾斯頓(Charleston)的Westvaco公司制造。
另外，如本工藝技術(shù)熟練者所知，紙中紙漿纖維的平均排列向由制紙過程中的“機(jī)器方向”控制。可以相信本發(fā)明中壓層板紙的線向是影響壓層剛度和強(qiáng)度的因素。優(yōu)選的壓層板中牛皮紙制作的機(jī)器方向應(yīng)與壓層板彎曲的中軸方向平行。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所提供的紙層44為樹脂浸漬紙。就是說，紙經(jīng)過干樹脂的浸漬。優(yōu)選酚醛樹脂浸漬牛皮紙。在某些應(yīng)用中，密胺樹脂也可適用。本工藝熟練者都熟知使用樹脂浸漬紙的方法。實際上，優(yōu)選的樹脂浸漬紙是通過將紙基片浸入液體酚醛樹脂中得到。典型情況下，飽和浸漬的紙層疊在一起形成半凝固的浸漬紙。制作樹脂浸漬紙的一種方法在1997年10月22日提出的序號為2203200的加拿大專利中有所描述。其它浸漬方法包括將樹脂鍍或者敷在紙上。盡管在特殊應(yīng)用中，可能希望也應(yīng)當(dāng)超出這里所述的關(guān)于樹脂浸漬紙層44的范圍，但在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，樹脂約占樹脂浸漬紙44重量的15％至45％。
在許多實例中使用熱固樹脂紙層44的浸漬更好一些，盡管在一些實施中可能會采用熱固塑料樹脂。在使用熱固樹脂的情況下，樹脂通常在形成鑲板30之前進(jìn)行B-態(tài)凝固，但也有可能在下述的壓層壓緊工藝(可控制熱和壓力)之前浸漬紙就已完全凝固。在使用酚醛樹脂的情況下，于壓層壓緊之前進(jìn)行B-態(tài)凝固。然后它就完全凝固成表鑲板42，而浸漬紙芯層44也用壓力機(jī)疊壓在一起。在某些應(yīng)用中，樹脂中包含許多標(biāo)準(zhǔn)添加劑如凝固劑、填料以及類似物可能是合適的。
不管有沒有浸漬紙44，可能都希望也需要使用粘結(jié)層將表層42和紙芯層44粘結(jié)在一起。在特殊應(yīng)用中有許多粘結(jié)劑是適合的，包括環(huán)氧粘結(jié)劑、酚醛粘結(jié)劑、異氰酸酯粘結(jié)劑以及熱熔劑等。粘結(jié)劑可以用各種方法涂在紙層上，也可涂在金屬表層上，或者兩者之上。
在另一種實施方式中，參照圖4，壓層板30的紙層44有許多通孔46。在某些使用中，孔46提供粘結(jié)“橋梁”的作用，這在后面提及的序號為08/947030的美國專利中有更加詳細(xì)的描述。
現(xiàn)在參照附圖中圖5，圖中顯示一種用壓力機(jī)48裝配表鑲板42和紙層30的方法。壓力機(jī)48包括在水壓或類似壓力的作用下按慣常的方式相向移動的壓板50。壓板50可以被很好地加熱，這樣熱和壓力可以同時施加在壓層板上，以便樹脂凝固和粘結(jié)劑粘結(jié)。更特別的是，在圖5中顯示兩塊金屬—紙—金屬鑲板52和54疊放在一起。如上所述，紙層44中的酚醛樹脂在壓制操作之前處于B-態(tài)，加熱后的壓板50在壓制過程中使酚醛樹脂完全凝固。還應(yīng)當(dāng)理解盡管圖中只顯示了單片紙層44，典型情況是幾片薄紙板44疊放在一起形成紙層44，使其達(dá)到優(yōu)選的厚度。在某些應(yīng)用中，可以在每兩紙層中間加入一層粘結(jié)層。
再參照附圖5，經(jīng)過疊放幾層(優(yōu)選5～20層)金屬—紙—金屬壓層板后，壓力機(jī)閉合，施加壓力于疊層之上。壓緊的時間、溫度和壓力將根據(jù)以下因素作較大的變化表層和紙層的厚度、紙層浸漬所用樹脂類型以及在紙層和金屬表層之間有粘結(jié)層時，所使用的粘結(jié)劑。壓緊溫度應(yīng)足以使酚醛樹脂全部凝固，并保證粘結(jié)層的粘結(jié)。對酚醛樹脂浸漬紙層來說，優(yōu)選的溫度是，低壓力下在175℃到210℃之間，壓力為25到400磅，最優(yōu)值為25到100磅。在優(yōu)選溫度和壓力的情況下，為了形成足夠緊密的壓層粘結(jié)，典型的所需時間為15到60分鐘。就是說，熱和壓力保持的時間應(yīng)在這個范圍之內(nèi)。當(dāng)壓緊的疊板從壓力機(jī)中移出后，將把單層的層壓板一一分開。
盡管本發(fā)明詳細(xì)的優(yōu)選實施方式都在本說明中得到顯示并說明，當(dāng)然還應(yīng)當(dāng)理解，由于可以有許多修改，特別是那些對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說更是如此，所以本發(fā)明不局限于此處所公開的內(nèi)容。因此，可以預(yù)期，根據(jù)所附的權(quán)利要求，可以包括任何在本發(fā)明的實質(zhì)精神和范圍之中的這種修改。
權(quán)利要求
1.貨運(yùn)卡車外殼，包括組成貨運(yùn)卡車外殼的多塊壁板；所述壁板中的至少一個是壓層結(jié)構(gòu)；所述壓層結(jié)構(gòu)有三個主要層；所述層中兩層是金屬表層；所述層中一層是紙層；所述紙層位于兩金屬表層之間；所述金屬表層粘結(jié)在所述紙層的兩面。
2.權(quán)利要求1中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，所述紙層粘結(jié)在所述金屬表層之上。
3.權(quán)利要求1中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，其中金屬表層為鋼板。
4.權(quán)利要求1中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，其中金屬表層為鍍鋅鋼板。
5.權(quán)利要求1中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，所述金屬表層厚度約在0.005到0.030英寸之間。
6.權(quán)利要求1中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，所述貨運(yùn)卡車外殼為卡車拖車，從如下范圍內(nèi)選取薄板式和柱式拖車，板式拖車以及無柱式拖車。
7.權(quán)利要求1中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，所述紙為樹脂浸漬牛皮紙。
8.權(quán)利要求1中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，所述紙的厚度為0.010到0.22英寸。
9.權(quán)利要求1中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，所述粘結(jié)層在紙層和金屬表層之間，將紙層和金屬表層粘結(jié)在一起。
10.權(quán)利要求7中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，所述樹脂浸漬紙為多層樹脂浸漬紙層。
11.權(quán)利要求10中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，所述樹脂占浸漬紙重量的15％到45％。
12.權(quán)利要求10中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，所述樹脂為熱固樹脂。
13.權(quán)利要求12中所述的貨運(yùn)卡車外殼，其特征在于，所述熱固樹脂從酚醛樹脂和密胺樹脂類中選取。
14.貨運(yùn)車輛，具有一個底板、一個頂板、一個前壁、一對側(cè)壁和一個后門，其特征在于，側(cè)壁為兩層金屬表層粘結(jié)在樹脂浸漬紙做成的中間層上的壓層結(jié)構(gòu)。
15.權(quán)利要求14中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述金屬表層為鋼板。
16.權(quán)利要求14中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述金屬表層為鍍鋅鋼板。
17.權(quán)利要求14中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述金屬表層厚度約為0.005到0.030英寸。
18.權(quán)利要求14中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述貨運(yùn)車輛包括卡車拖車，從如下范圍內(nèi)選取薄板式和柱式拖車，板式拖車以及無柱式拖車。
19.權(quán)利要求14中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述樹脂浸漬紙粘性連接在金屬表層上。
20.權(quán)利要求19中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述樹脂浸漬紙為樹脂浸漬牛皮紙。
21.權(quán)利要求19中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述樹脂浸漬牛皮紙厚度約為0.010到0.22英寸。
22.權(quán)利要求19中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述粘結(jié)層在紙層和金屬表層之間，將紙層和金屬表層粘結(jié)在一起。
23.權(quán)利要求19中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述樹脂浸漬紙為多層樹脂浸漬紙。
24.權(quán)利要求23中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述樹脂占浸漬紙重量的15％到45％。
25.權(quán)利要求23中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述樹脂為熱固樹脂。
26.權(quán)利要求23中所述的貨運(yùn)車輛，其特征在于，所述熱固樹脂從酚醛樹脂和密胺樹脂類中選取。
27.一種制作貨運(yùn)車輛外殼的方法，包含如下步驟提供兩層金屬表層；提供一層樹脂浸漬紙；將所述紙層放在兩金屬表層之間，形成疊層；加熱和壓力于所述疊層之上，形成壓層板；將所述壓層板裝配成貨運(yùn)車輛外殼壁板。
全文摘要
貨運(yùn)車輛壁板(20)包含由金屬表層和中間紙層(44)組成的輕型硬板(30)。壓層板(30)用熱壓方法制成。
文檔編號B62D33/02GK1359329SQ00809744
公開日2002年7月17日 申請日期2000年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月29日
發(fā)明者D·阿里·戴維·克利福德 申請人:多法斯科公司