CZ296304B6

CZ296304B6 - Zpusob a zarízení pro výrobu kompozitního výrobku

Info

Publication number: CZ296304B6
Application number: CZ0295597A
Authority: CZ
Inventors: Paul Debalme@Jean; Loubinoux@Dominique
Original assignee: Vetrotex France S. A.
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2006-02-15
Also published as: NO974311D0; US7005024B2; CA2215491C; WO1997026397A2; CZ295597A3; US20010032696A1; CN1181793A; KR19980703222A; KR100410712B1; PL183409B1; NO313205B1; MX9707122A; JPH11502274A; DE69704302T2; PL322303A1; DK0815307T3; FR2743822A1; ATE199947T1; CA2215491A1; ES2157059T3

Abstract

Pri zpusobu se na pohybujícím se podkladu kontinuálne ukládají nite obsahující sklenená filamentovávlákna, které jsou v kontinuální forme nebo ve forme stríze nebo ve forme textilie, do níz jsou nite zpracovány. Nite ukládané v kontinuální forme, ve forme stríze nebo zpracované do textilie a obsahující sklenená filamentová vlákna jsou z nejméne 80 hmotn. % vytvoreny ze smesových nití z nekonecných vláken, tvorených dobre promísenými sklenenými nekonecnými vlákny a nekonecnými vlákny z organické termoplastické hmoty, pricemz ukládaný výchozí materiál na bázi nití obsahuje více nez 40 hmotn. %sklenených vláken. Soubor nití ze skla a organické termoplastické hmoty se dopravuje do více pásem,kde se soubor zahrívá, stlacuje a ochlazuje, pricemz zahrívání a/nebo ochlazování souboru je soucasne doprovázeno stlacováním. Soubor se pak reze na desky nebo se navíjí na otácející se buben pro získání desek nebo svitku z kompozitního materiálu. Zarízení sestává ze zásobního zarízení (11) návinu smesových nití, stríhacího zarízení (12) kontinuálních nití odebíraných z uvedených návinu, prostredku pro posouvání, ukládání do zásoby a rozdelovánínastríhaných smesových nití ve forme nejméne jedné vrstvy, nejméne jednoho bubnového zarízení (21, 22) nesoucího svitky tkaniny ze smesových nití, dopravníku, na který se ukládá stríz a pás, nebo pásy tkaniny, ohrívací pásmo, následované chladicím pásmem a samocinné rezací zarízení (40).

Description

Způsob a zařízení pro výrobu kompozitního výrobku

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro výrobu kompozitního materiálu, získaného sdružováním výztužných vláken, jako jsou skleněná vlákna, a organické termoplastické hmoty. Konkrétněji se týká způsobu a zařízení pro výrobu kompozitního výrobku, získaného ukládáním výchozího materiálu, obsahujícího skleněná vlákna a organickou termoplastickou hmotu ve formě vláken, 10 na pohybujícím sé podkladu, přičemž při způsobu se soubor materiálu uložený na podkladu zahřívá, stlačuje a ochlazuje, a odebírá se ve formě kompozitního výrobku.

Dosavadní stav techniky

Je známa řada způsobů, dovolujících sdružovat skleněná vlákna a termoplastickou organickou hmotu. Sklcněná vlákna mohou bvt ve formč rohožc z kontinuálncch nití nebo z nastříhaných nití nebo ve formě tkanin. Organická hmota může být v kapalně formě nebo v pevném stavu ve formě prásku, filmu, fólie nebo nití. Volba formy, v níž se skleněná vlákna a organická hmota 20 spolu sdružují, závisí na tvaru vyráběného dílce a na vlastnostech, které jsou od něj požadovány.

Když je tvar vyráběného dílce relativně jednoduchý a jsou-li kladeny vysoké nároky na jeho mechanické vlastnosti,: je zvolená výztuž nejčastěji ve formě tkaniny. Tento typ výztuže je popsán ve francouzském užitném vzoru FR 2 500 360. Vyráběné dílce jsou ploché desky nebo 25 zakřivené výrobky, vyráběné z na sebe uložených vrstev například tkanin ze skleněných nití, a to lisováním za tepla. Organická termoplastická hmota, sdružovaná s tkaninami ze skleněných nití, je ve formě nití z nekonečných vláken. Tyto termoplastové nitě mohou být osnovní nitě nebo útkově nitě nebo obojí. Při lisování za tepla se tyto nitě taví a při chlazení pojí dohromady vrstvy skleněné tkaniny. Takto vyrobené kompozitní lamináty se vyznačují vysokým obsahem výztuž30 ných vláken. Postup výroby těchto laminátů je přetržitý postup, při kterém se na sebe ukládají jednotlivé vrstvy, a poté se soubor zahřívá při jejich stlačování ve statickém lisu.

Podle patentového spisů US 5 227 236 je navrženo zdokonalení výše popsaného způsobu. Toto zdokonalení spočívá v použití družených niti nebo s výhodou směsných nití, zpracovaných lubri35 kácí povlakem disperze nebo emulze termoplastového polymeru. Pod pojmem družené nitě se zde rozumí nitě získané družením a současným navíjením výztužných nití, jako jsou skleněné nitě a nitě z organické termoplastické hmoty. Pod pojmem směsové nitě se zde rozumí nitě získané sdružováním a navíjením většího počtu výztužných nekonečných vláken a nekonečných vláken z organické termoplastické hmoty, které byly před tím odděleny mechanickými pro40 středky od jejich původních nití. Teplota tavení polymeru, použitého pro lubrikaci těchto nití, je nižší, než je teplota organických nekonečných vláken. Tyto nitě, takto opatřené lubrikačním prostředkem, se používají ve formě tkaniny. V důsledku tohoto zdokonalení je doba potřebná pro vytvoření desky lisováním zkrácená. Jedná se vsak stále o přetržitý pochod.

Pro výrobu kompozitních výrobků složitého tvaru je známě používat výztuž, mající přednost v tom, zeje ve formě nitě z nekonečných vláken, která se může přemísťovat s organickou termoplastickou hmotou působením tlaku vyvíjeného při lisování.

Výroba takového výrobku, způsobilého lisování, je popsána například v patentovém spisu 50 US 4 277 531. Podle tohoto spisu se rohož z niti ze skleněných nekonečných vláken nejprve vpichuje, aby se jí udělila koheze potřebná pro manipulaci, a po té se na výrobní lince dva pásy takto vpichované rohože dopravují po rovnoběžných drahách až k zařízení pro· lisování za tepla, kde se sdružují. Dolní plocha pásu spočívá na fólii z organické termoplastické hmoty, zatímco horní plocha pásu je rovněž pokryta fólií stejné povahy. Právě před spojováním pásů rohože

- 1 CZ 296304 B6 ukládá zařízení vrstvu termoplastické hmoty v kapalném stavu. Tato sestava se současně zahřívá a stlačuje tak, že zajišťuje alespoň částečné roztavení fólií z organické hmoty a po ochlazení spojení nití, tvořících rohože.

Tento způsob má výhodu v tom, že dovoluje kontinuální výrobu plošného kompozitního materiálu, připraveného pro lisování. I když je takto získaný výrobek snadno lisovatelný, zůstává obsah výztužných vláken v tomto dílci nízký.

Vynález si klade za úkol vytvořit způsob, který by dovolil kontinuální výrobu kompozitního výrobku, jehož obsah výztužných vláken je vyšší, než jaký se dosahuje při dosud známých kontinuálních způsobech.

Podstata vynálezu

Vynález přináší způsob výroby kompozitního výrobku, získaného ukládáním výchozího mater iálu, ob sáhuj íc ího sklen Č n á-v-1 ákn a-a-organ i ckoutcrmoplastickou hmotu ve formě vláken, na__ pohybujícím se podkladu, přičemž při způsobu se soubor materiálu uložený na podkladu zahřívá, stlačuje a ochlazuje, a odebírá se ve formě kompozitního výrobku, přičemž podle vynálezu se jako výchozí materiál na pohybujícím se podkladu kontinuálně ukládají nitě obsahující skleněná fílamentová vlákna, které jsou v kontinuální formě nebo ve formě stříže z nastříhaných nití nebo ve formě textilie, do níž jsou nitě zpracovány, přičemž nitě ukládané v kontinuální formě, ve formě stříže z nastříhaných nití nebo zpracované do textilie a obsahující skleněná fílamentová vlákna jsou z nejméně 80 hmotn.% vytvořeny ze směsových nití z nekonečných vláken, tvořených dobře promísenými skleněnými nekonečnými vlákny a nekonečnými vlákny z organické termoplastické hmoty, přičemž ukládaný výchozí materiál na bázi nití obsahuje více než 40 hmotn.% skleněných vláken, a soubor výchozího materiálu se přesouvá do za sebou ležících pásem, v nichž se zahřívá, stlačuje a ochlazuje, přičemž zahřívání a/nebo ochlazování souboru je současně doprovázeno stlačováním, a takto zpracovaný soubor se řeže na desky nebo se navíjí na otáčející se buben pro získání desek nebo svitku z kompozitního materiálu.

Pod .pojmem směsové nitě se rozumí nitě, v nichž jsou skleněná nekonečná vlákna a nekonečná vlákna z organické termoplastické hmoty dobře promísena. Tyto nitě mohou být získány mechanickými prostředky, jak je popsáno například v patentovém spisu US4 818 318. Podle tohoto spisu jsou výztužné nitě a termoplastové nitě odebírány z jejich odpovídajících návinů, načež jsou nekonečná vlákna, která je tvoří, oddělována ve formě dvou vláknových seskupení stejné šířky. Tato vláknová seskupení se po té uvádějí do vzájemného styku pro vytváření jediného vláknového seskupení s co možná nejrovnoměrnějším střídáním obou druhů nekonečných vláken. Soubor takto smíšených nekonečných vláken se sdružuje do jediné nitě.

Pod pojmem směsové nitě je třeba rovněž rozumět nitě, které se přímo získávají při výrobě organických termoplastických vláken a skleněných nekonečných vláken. Způsoby, dovolující výrobu takové nitě, jsou popsány například v patentových přihláškách EP-A-0 599 695 a EP-A0 616 055. V těchto způsobech se nekonečná vlákna, získaná vytlačováním a mechanickým vytahováním organické termoplastické hmoty v roztaveném stavu, vytahují ve formě vláknového seskupení a směsují se se svazkem nebo vláknovým seskupením skleněných nekonečných vláken (nebojsou do takového svazku nebo vláknového seskupení vrhána), přičemž skleněná nekonečná vlákna se rovněž vytahují. Tímto způsobem se tak získá přímo nit, v niž jsou rovnoměrné promísena jednotlivá nekonečná vlákna.

Podle dalšího znaku vynálezu se výchozí materiál ukládá na pohybujícím se podkladu ve více vrstvách, kde jednotlivé vrstvy jsou vytvořeny z kontinuálních nití, ze střiže z nití nebo z textilie, přičemž každá z vrstev pochází z nití z nekonečných vláken, z nichž alespoň část jsou směsové nitě tvořené dobře promísenými skleněnými nekonečnými vlákny a nekonečnými vlákny z orga-2 CZ 296304 B6 nické termoplastické hmoty, přičemž v celém souvrství činí podíl těchto směsových nití nejméně 80 hmotn.% a přičemž celé souvrství obsahuje více než 40 hmotn.% skleněných vláken. Výchozí materiál může být přítomný ve všech vrstvách ve stejné formě (například ve formě stříže) nebo v různých formách v každé z vrstev (například v jedné vrstvě ve formě stříže, v další vrstvě ve 5 formě tkaniny a v ještě další vrstvě ve formě kontinuálních nití) nebo s vhodným prostřídáním . nebo kombinací vrstev, jak je specifikováno ve výhodných provedeních v následujícím popisu a v dalších závislých patentových nárocích.

Podle jedné formy realizace způsobu podle vynálezu je podklad pás tkaniny, vytvořené z nití io obsahujících skleněná nekonečná vlákna, z nichž alespoň část jsou směsové nitě, tvořené skleněnými nekonečnými vlákny a nekonečnými vlákny z organické termoplastické hmoty, přičemž tento pás tkaniny současně tvoří spolu s na něj ukládanou vrstvou nebo vrstvami jednu z vrstev souboru materiálu na bázi nití, zpracovávaného zahříváním, stlačováním a ochlazováním a rozřezávaného na desky nebo navíjeného do svitku. Podklad je tak pás z materiálu vytvořeného 15 souborem nití ze skla a z organické termoplastické hmoty, například pás tkaniny vytvořený z nití obsahujících skleněná vlákna, jejichž nejméně 80 % hmotnosti tvoří směsové nitě, jak byly popsány výše —............ . ____

Podle jiné formy realizace způsobu podle vynálezu je podklad dopravník výrobního zařízení, na 20 kterém se ukládá výchozí materiál a z něhož se odebírá materiál zpracovávaný na kompozitní výrobek.

'Podle prvního provedení vynálezu jsou ukládané nitě ze skla a organické termoplastické hmoty výlučně ve formě zpracovaně do nejméně jednoho pásu tkaniny a/nebo úpletu, vytvořeného ales25 poň zčásti ze směsových nití.

Tkaniny použité v rámci vynálezu obsahují směsové nitě, které mohou být osnovní nitě nebo útkově nitě, a výhodou .obojí. Použitě úplety· mohou být rovněž tvořeny zčásti nebo zcela směsovými nitěmi.

Podle druhého provedení vynálezu jsou ukládaný materiál výlučně ve formě stříže z nastříhaných nití.

Podle třetího provedení je ukládaný materiál výlučně ve formě kontinuálních nití. Tyto nitě 35 mohou být ukládány ve směru pohybu podkladu nebo ve formě na sebe ukládaných smyček.

Podle čtvrtého provedení vynálezu se ukládá na podkladu nejméně jeden pás tkaniny a/nebo úpletu, vytvořený alespoň zčásti ze směsových nití, přičemž se rovněž ukládá nejméně jedna vrstva z nastříhaných směsových nití nebo plošný útvar z kontinuální směsové nitě nebo nití, 40 přičemž uvedená nejméně jedna vrstva nebo plošný útvar se uvádí do styku s nejméně jedním povrchem nejméně jednoho z uvedených pásů, načež se zahřívá takto vytvořený soubor z vrstvy/vrstev nebo plošného útvaru nebo útvarů a pásu/pásů tkaniny a/nebo úpletu, stlačuje se na jeho obou povrchových plochách, načež se ochlazuje a řeže nebo navíjí.

Podle první varianty tohoto posledně jmenovaného provedení se na pohybující se dopravník ukládá vrstva, vytvořená z nastříhaných směsových nití, na uvedenou vrstvu se ukládá pás tkaniny, tvořené výlučně ze směsových nití, na pás tkaniny se popřípadě ukládá druhá vrstva z nastříhaných směsových nití, takto vytvořený soubor z vrstvy/vrstev a pásu nebo pásů se dopravuje do prvního pásma, kde se soubor zahřívá, a po tě do druhého pásma, kde se současně stla50 čuje a zahřívá, načež se tento soubor dopravuje do třetího pásma, v němž se stlačuje a ochlazuje, a takto ochlazený soubor se na výstupu z třetího pásma rozřezává.

Podle druhé varianty posledně jmenovaného provedení se na pohybující se dopravník ukládá první pás tkaniny, vytvořený výlučně ze směsových nití, na uvedený pás se ukládá vrstva z

-3 CZ 296304 B6 nastříhaných směsových nití, na tuto vrstvu se ukládá druhý pás tkaniny, vytvořené výlučné ze srnesových nití, přičemž na tento pás tkaniny se eventuelně ukládá druhá vrstva z nastříhaných směsových niti, takto vytvořený soubor pásu/pásů a vrstvy/vrstev se dopravuje do prvního pásma, kde se tento soubor zahřívá, a poté do druhého pásma, kde se současně stlačuje a zahřívá, 5 načež se tento soubor dopravuje do třetího pásma, kde se stlačuje a ochlazuje, a takto ochlazený soubor se rozřezává na výstupu z třetího pásma.

Podle třetí varianty posledně jmenovaného provedení se na pohybující se dopravník ukládá první pás tkaniny, vytvořený výlučně ze směsových nití, na uvedený pás se ukládá jedna nebo více 10 kontinuálních směsových nití, vymezující nebo vymezujících plošný útvar jakožto konstrukční vrstvu vytvářeného souboru, na uvedený plošný útvar z jedné nebo více kontinuálních nití se ukládá druhý pás tkaniny, vytvořený výlučně ze směsových nití, a na uvedený pás tkaniny se popřípadě ukládá jedna nebo více kontinuálních směsových nití, vymezující nebo vymezujících plošný útvar jakožto konstrukční vrstvu vytvářeného souboru, nebo vrstva nastříhaných směso15 vých nití, takto vytvořený soubor pásu/pásů a vrstvy/vrstev se dopravuje do prvního pásma, kde se zahřívá, a po tě do druhého pásma, kde se tento soubor současně stlačuje a zahřívá, a uvedený “— soubor se dopravuje do třetího pásma, v němž se stlačuje .a ochlazuje, a takto ochlazený soubor se na výstupu z třetího pásma rozřezává.

V rámci uvedeného provedení vynálezu a jeho variant je šířka vrstvy nebo vrstev ze směsových nití rovná šířce pásu nebo pásů z tkaniny a/nebo úpletu, s nímž nebo s nimiž se sdružuje nebo sdružují.

Když se sdružují pásy tkaniny a/nebo úpletu a vrstvy nastříhaných nebo kontinuálních nití, zís25 kají se desky, jejichž střední část a/nebo alespoň jedna z povrchových vrstev jsou tvořeny nejméně jednou vrstvou skleněných nití, způsobilých se přemísťovat ve formě během lisování těchto desek.

Když se ukládá vrstva nastřihaných nití, může být získána z rozdělovacího zařízení, uloženého ve 30 spodní části zásobní násypky předem nastříhaných směsových nití. Je rovněž možně získat tuto vrstvu nastříhaných nití přímo ze stříhacího stroje, trvale zásobeného velkým počtem plamencových směsových nití, odebíraných z více návinů.

Vrstva kontinuálních směsových nití může být získána vrháním jedné nebo s výhodou více nití 35 pomocí jednoho nebo více zařízení, trvale napájených jednou nebo více nitěmi, odebíranými z návinů.

Plošné útvary nebo vrstvy nití, ukládaných kontinuálně, mají s výhodou stejnou šířku, jako pásy používaných tkanin.

Hmotnost ukládané skleněné složky (tj. hmotnostní podíl představovaný skleněnými vlákny, nebo krátce „hmotnostní podíl skla“) může představovat při způsobu podle vynálezu nejméně polovinu celkové hmotnosti materiálu ukládaného na dopravníku.

Vynález dále navrhuje zařízení pro provádění způsobu, obsahující zásobní zařízení návinů směsových nití, stříhací zařízení, napájené kontinuálními nitěmi odebíranými z uvedených návinů, jedno nebo více zařízení zajišťujících posouvání, ukládání do zásoby a rozdělování nastříhaných směsových nití ve formě vrstvy nebo vrstev, nejméně jedno bubnově zařízení nesoucí nejméně dva svitky tkaniny ze směsových nití, dopravník, na který se ukládají nastříhané nitě a pás nebo 50 pásy tkaniny, předehřívací pec uloženou na konci dopravníku, dvoupásový lis, obsahující ve své vstupní části zahřívací válečky, ve své výstupní části chlazené válečky a ve své střední části zahřívací pásmo, následované ochlazovacím pásmem, a konečně samočinné řezací zařízení.

-4 CZ 296304 B6

Dále navrhuje vynález zařízení pro provádění způsobu, obsahující zásobní zařízení návinů směsových nití, dopravník, na který se ukládají směsové nitě ve formě pásů tkaniny a kontinuálních nití a eventuelně nastříhaných nití, dále první bubnově zařízení na přívodní straně dopravníku, nesoucí nejméně dva svitky tkaniny, nejméně jedno zařízení pro rozdělování kontinuálních směsových nití, uložené nad dopravníkem, druhé bubnově zařízení, nesoucí nejméně dva svitky tkaniny, které je uložené na výstupní straně zařízení, za kterým eventuelně následuje druhé zařízení pro rozdělování kontinuální nitě nebo stříhací stroj, a rozdělovači zařízení nastříhaných nití, předehřívací pec uloženou na konci dopravníku, dvoupásový lis, obsahující ve své vstupní části zahřívací válečky, ve své výstupní části chlazené válečky, a ve své střední části zahřívací pásmo, po kterém následuje ochlazovací pásmo, a nakonec samočinné řezací zařízení.

Vynález přináší způsob umožňující kontinuální výrobu kompozitního výrobku, jehož obsah výztužných vláken je vyšší, než jaký se dosahuje při dosud známých kontinuálních způsobech. Dovoluje vyrábět kontinuálně kompozitní výrobek ve formě desky při rychlosti alespoň tak vysoké, jako nejlepší způsoby kontinuální výroby, známě v oboru. Dovoluje rovněž získat kontinuálním postupem kompozitní výrobek ve tvaru desky, který spojuje schopnost lisování, vlastní vvrobkůiTi obsahiiiícím netkané vvztuže. a-kterv udčluie výrobku získanému lisováním úroveň mechanických vlastností, jakou se vyznačují výrobky obsahující tkané výztuže.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení, neomezujícím jeho rozsah, s odvoláním na připojení výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 zařízení pro provádění vynálezu v jeho prvním provedení, obr. 2 zařízení pro provádění vynálezu v jeho druhém provedení, obr. 3 zařízení pro provádění vynálezu v jeho třetím provedení, a obr. 4 diagram, na němž jsou vyneseny mechanické vlastnosti kompozitních výrobků, získaných podle známých způsobů a podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 schematicky znázorňuje výrobní linku na výrobu kompozitních desek, která obsahuje na přívodní straně cívečnici 1 s více patry, na nichž je uloženo více návinů směsových nití 11. Nitě odebírané z těchto návinů jsou vedeny a shromažďovány různými ústrojími před vstupem do stříhacího zařízeni 12. Nastříhané nitě jsou sbírány a dopravovány dopravním pásem 13 do zásobníku 14. Ke spodní části zásobníku 14 je připojeno vedení 16, které vede nastříhané nitě ke zhušťovači s perforovaným bubnem 15, napájejícím nastříhanými nitěmi první rozprostírací šachtu 17, Jaká se běžně používá v textilním průmyslu. Tato šachta 17, opatřená dávkovacím ústrojím, rozděluje nastříhané nitě ve formě první vrstvy 18 nastříhaných nití (stříže) na pohybující se dopravník J_9.

Na výstupní straně od šachty 17 a nad dopravníkem 19 je osazeno bubnově zařízení 20 se dvěma otáčivými volnými osami, nesoucími dva svitky tkaniny 21, 22 vytvořené ze směsových nití. Pás 23 tkaniny, odebíraný ze svitku 21, je přitlačován přítlačným ústrojím 24 na vrstvu 18 nastříhaných niti. Když je svitek 21 dokončen, zařízení 20 se otočí o 180 pro pokračování odvíjení pásu ze svitku 22. Pro usnadnění změny svitku jsou mezi bubnové zařízení 20 a přítlačné ústrojí 24 vřazeny neznázoměný shromažďovač tkaniny a neznázorněné zařízení, zajišťující ukládání pásu 23 mezi bubnové zařízení 20 a přítlačné ústrojí 24. Tato zařízení jsou patrná na obr. 3, který ukazuje jiné provedení vynálezu, a jsou podrobněji popisována níže.

Na výstupní straně od bubnového zařízení 20 je umístěna druhá šachta 25, napájená rovněž nastříhanými nitěmi z perforovaného bubnového zhušťovače 26, připojeného vedením 27 k zásobníku 14. Tato šachta 25, opatřená dávkovacím zařízením, rozprostírá nastříhané nitě ve

- 5 CZ 296304 B6 formě druhé vrstvy 28 nastříhaných nití (stříže) na pásu 23 tkaniny. Tato vrstva je stlačována prostřednictvím stlačovacího ústrojí 29, umístěného na výstupu uvedené šachty.

Tento „sendvič“, vytvořený z pásu z tkaniny ze směsových nití mezi dvěma vrstvami nastřihas ných směsových nití, se zavádí do předehřívací pece 30. Tato pec dovoluje zahřívat sendvič na teplotu vyšší, než je teplota tavení organické termoplastické hmoty, z níž je vytvořena část nekonečných vláken, smíšených se skleněnými vlákny. Toto tepelné zpracování se může provádět například teplým vzduchem.

ío Takto zahřátý sendvič je potom zaváděn do lisu 31 známého typu, například typu popsaného v patentovém spisu USA US4 299 531. Tento lis v podstatě obsahuje dva pásy 32 a 33, pohybované válečky 34 a 35 v případě prvního pásu a válečky 36 a 37 v případě druhého pásu. Válečky 34 a 36 jsou vyhřívané a válečky 35 a 37 jsou chlazené. Rovněž obsahuje mezi dvěma těmito dvojicem i válečků dvě pásma, v nichž je sendvič stlačován na obou jeho povrchových plochách a 15 unášen. V prvním pásmu 38 přítlačně prostředky přispívají k ohřevu sendviče na teplotu vyšší, než je teplota tavení organické termoplastické hmoty. Ve druhém pásmu 39 vyplňuji přítlačné ---—prostřed kyčli 1 adi c í-funkci,- dop 1 ňovano u působen í m válečků 35 a 37.____________

Z lisu 31 vystupuje tuhý ochlazený ipás, který se řeže samočinným řezacím zařízením 40 na 20 desky 44·

Obr. 2 znázorňuje schematicky výrobní linku na výrobu kompozitních desek podle druhého provedení vynálezu. Jako v předchozím provedení je na začátku linky umístěna cívečnice 10, na níž je umístěno více návinů ze směsových nití TI. Tyto nitě jsou stejně jako v předchozím provedení 25 vedeny do stříhacího stroje 12. Nitě nastříhané tímto prostředkem jsou shromažďovány a jsou dopravovány dopravním pásem 42 až na vrchol násypky 43, uložené nad pohybujícím se dopravníkem 19.

Na vstupní straně tohoto dopravníku je umístěno bubnově zařízení 44 se dvěma volnými osami 30 otáčení a nesoucí dva svitky 45 a 46 tkaniny, vytvořené ze směsových nití. Pás tkaniny 47, odebíraný ze svitku 46, se přitlačuje k dopravníku 19. Násypka 43, dovolující shromažďovat dostatečné množství nití pro jejich přivádění na stříhací stroj bez přerušení výroby, slouží k napájení, prostřednictvím dopravních pásů 48 a 49, ukládací šachty 50. Tato šachta vydává vrstvu 51 nastříhaných nití na pohybující se pás 47.

³⁵

Na výstupní straně šachty 50 je nad dopravníkem umístěno druhé bubnové zařízení 52, opatřené dvěma volně otáčivými osami, nesoucími dva svitky 53 a 54 tkaniny, rovněž vytvořené ze směsových nití. Pás tkaniny 55 se odebírá ze svitku 53 a je přitlačován na vrstvu 51 nastříhaných nití na výstupu ze šachty 50, a to přítlačným ústrojím 56. Jako v prvním provedení jsou mezi bub40 nové zařízení 44 a přívodní část dopravníku 19 a mezi bubnové zařízení 52 a přítlačné ústrojí 56 (obr. 3) vřazeny neznázorněný shromažďovač tkaniny a neznázorněné zařízení, zajišťující polohované ukládání pásu.

Tento „sendvič“, tvořený vrstvou nastříhaných nití mezi dvěma pásy tkaniny, se jako v předcho45 zim případě zavádí do předehřívací pece 30 před tím, než vstupuje do lisu 31 shodného s tím, jaký byl popsán v souvislosti s prvním provedením vynálezu. Tuhá deska, která z něj vystupuje, se řeže řezacím zařízením 40 ve formě desek 57.

Obr. 3 schematicky znázorňuje výrobní linku na výrobu kompozitních desek podle třetího prove50 dění vynálezu^ Jako ve výše popsaných provedeních je na vstupní straně linky osazena cívečnice na níž je uložena sada návinů 11 směsových nití. Tyto nitě jsou odebírány z návinů 11 a jsou potě vedeny a sdružovány různými zařízeními pro tvorbu pramencových nití58. Odebírání těchto nití se provádí prostřednictvím tří zařízení 59, která slouží současně jako zařízení pro unášení a rozdělování těchto rovingových nití. Tato zařízení jsou uložena v krytu 60, osazeném nad vstupní částí dopravníku 19.

Linka rovněž obsahuje dvě bubnová zařízení 44 a 52, která nesou svitky tkaniny vytvořené ze směsových nití, jako na lince znázorněné na obr. 2 na vstupní a výstupní straně zařízení 59 pro rozdělování pramencových nití. První pás 61 tkaniny, tvořené směsovými nitěmi, se odebírá s konstantním napětím ze svitku 46. Tento pás vstupuje do shromažďovače tkaniny 62, poté do otočného rámu 63, opatřeného detektorem okraje, který dovoluje jeho přesné polohové ustavení před tím, než pás vejde ve styk s dopravníkem 19. Když je svitek 46 odebrán do konce, bubnové zařízení 44 se otočí pro uvedení svitku 45 do odebírací polohy.

Konec pásu 61 se zastaví v úrovni zařízení 64 po dobu dostatečnou k tomu, aby se sešil se začátkem pásu svitku 45. Zásoba 62 zajišťuje po tuto dobu přívod tkaniny na linku.

Na vrstvu (plošný útvar) z pramencových nití 58, která byla uložena na pás 61 tkaniny, se ukládá druhý pás 65 tkaniny, rovněž tvořený směsovými nitěmi. Tento pás 65 se odebírá pod konstantním -napětím-ze svítku 54. Přechází_do_shromažďo.vače_66 tkaniny a poté se za převáděcí kladkou 67 vede do otočného rámu 68 opatřeného detektorem okraje, dovolujícím přesně polohově ustavovat uvedený pás vzhledem k pásu 61 a vrstvě z pramencových nití 58.

Sendvič 69, tvořený vrstvou z pramencových niti 58 a pásů 61 a 65, vstupuje do horkovzdušné pece 30 při podporování pásem 70, který je perforovaný a málo lepivý, například mřížkou na bázi skla s povlakem PTFE. Během průchodu touto pecí je sendvič 69 uváděn na teplotu vyšší, než je teplota tavení organické termoplastické hmoty. Na výstupu z pece se objem sendviče zmenšuje a sendvič se lehce stlačuje mezi válečky 71.

Jako ve výše uvedených provedeních sendvič potom vstupuje do lisu 31 opatřeného dvěma pásy 32 a 33, v němž je uváděn na teplotu vyšší, než je teplota tavení organické termoplastické hmoty. Mezi válečky 34 a 36, které jsou zahřívané, a válečky 35 a 37, které jsou chlazené, je tento lis opatřen dvojicí válečků 72 a 73, které jsou zahřívané. Tyto válečky rovněž stlačují sendvič a podporují odstranění vzduchu, který v něm ještě zůstává.

Z lisu 31 vystupuje tuhý ochlazený pás, který vstupuje do zařízení 74, opatřeného ořezávací pilami 75, které odstraňují okraje pásu. Jako ve výše uvedených provedeních je tento pás příčně řezán řezacím ústrojím 40, ovládaným samočinně podávacími válečky 76, seřizovanými tak, že se získávají desky 77 určeně délky.

Ve znázorněných příkladech provedení vynálezu může být jedno zařízení nahrazeno druhým, splňujícím obecně stejnou funkci. Lis 31 tak může být nahrazen kalandrovacím zařízením, opatřeným více dvojic válců, zajišťujících postupný pokles teploty sendviče, nebo kalandrovacím zařízením, tvořeným jedinou dvojicí termostaticky ovládaných válců, následovaných dvěma pásy zajišťujícími posun a chlazení sendviče.

Popsaný způsob podle vynálezu a jeho provádění dovolují plynule vytvářet kompozitní desky, v nichž obsah skleněných vláken může dosáhnout a přesahovat 60 % hmotnosti.

Jako příklad je možné uvést kompozitní desky, vyráběné v následujících podmínkách při použití výrobní linky z obr. 3. Použitě tkaniny mají keprovou vazbu 2 vázanou 2 vyváženou o hmotnosti 650 g/m2, obsahující 4 shodně prameny v osnově a útku. Tyto prameny obsahují 800 skleněných nekonečných vláken o středním průměru 17 mikrometrů a 800 nekonečných vláken z polypropylenu o středním průměru 22 mikrometrů. Vrstva nastříhaných směsových nití je vytvořena ze stejných pramenců.

- 7 CZ 296304 B6

První pás 61 tkaniny o šířce 1,4 m se odvíjí a ukládá na dopravník 19, který se posouvá rychlostí 2 metry za minutu. Stříhací stroje 59, uložené nad dopravníkem 19, dodávají 8 kg nastříhaných nití za minutu. Tyto nastříhané nitě o délce 38 mm jsou ukládány na pás 61 tkaniny a tvoří vrstvu o plošné hmotnosti 2,8 kg/m². Na takto vytvořenou vrstvu nastříhaných nití (stříže) se odvíjí 5 a ukládá druhý pás 65 tkaniny.

Takto vytvořený sendvič 69 se zavádí do peče 30 vyhřívané na teplotu 200 °C prostřednictvím ' cirkulace horkého vzduchu. Na výstupu z pece 30 se sendvič 69 stlačuje pomocí dvou válečků 71 chlazených vodou. Sendvič, jehož tloušťka je přibližně 5 mm, se zavádí do pásového lisu 3_L ίο V prvním pásmu tohoto lisu, -tvořeném dvojicemi vyhřívaných válečků34, 36 a 72, 73, je sendvič uváděn na teplotu přibližně 230 °C. Ve druhém pásmu tohoto lisu, ležícím mezi dvojicemi válečků 72, 73 a 35, 37, z nichž válečky druhé dvojice jsou chlazené, je sendvič postupně chlazen až na teplotu okolo 30 °C. Během průchodu těchto dvou pásem je sendvič podrobován tlaku okolo 0,15 MPa. Z lisu 31 vystupuje rovinný výrobek o tloušťce okolo 3 mm, který se ořezává na 15 krajích a poté řeže na desky. Deska o ploše 1 metru čtverečního váží okolo4,2 kg.

Na diagramu. znázorněném na obr. 4. isou vynesenv na svislé ose .hodnoty. Devnosíi v tahu a v ohybu v MPa pro různě kompozitní výrobky na bázi skla a polypropylenu, jejichž obsah skla, vyjádřený v objemových a hmotnostních procentech, je vynesen na vodorovné ose. Výrobky, 20 jejichž obsah skla dosahuje 50 % hmotnosti, jsou získány kontinuálními postupy podle stavu techniky. Výrobky, jejichž obsah skla dosahuje 60 % hmotnosti, jsou dosaženy způsobem podle vynálezu.

Způsoby kontinuální výroby podle známého stavu techniky sdružují ohřevem a stlačením skle25 něné nitě a polypropylenové fólie. Tyto skleněné nitě mohou být přítomně v konečném výrobku buď ve formě rohože z nastříhaných nití (symbol X), nebo ve formě rohože z kontinuálních nití (symbol O,.).

Hodnoty pevnosti v tahu výrobků získaných podle vynálezu (symbol trojúhelníka) se vztahují jak 30 na výrobky vyrobené pouze z tkanin, které jsou výlučně tvořené směsovými nitěmi, tak na výrobky vyrobené pouze ze stříhaných šměsových nití (C 33 - délka 33 mm) a směsové výrobky, jejichž výroba byla popsána formou příkladu výše (30 % tkaniny, 70 % nití C38).

Nezávisle na tom, že způsob podle vynálezu dovoluje získávat kontinuálně kompozitní výrobky, 35 jejichž obsah skla je vyšší, než u výrobků získaných známými způsoby, ukazuje extrapolace přímek procházejících mezi hodnotami pevností známých výrobků, že pevnosti výrobků podle vynálezu jsou nejméně rovné, ne-li vyšší, než jaké by se daly očekávat v důsledku pouhého zvýšení obsahu skla. To ukazuje, že kvalita smáčení skleněných vláken organickou termoplastickou hmotou dosahuje výjimečné úrovně.

Výrobky získané způsobem podle vynálezu se obzvláště dobře hodí pro lisování nebo ražení dílů složitého tvaru, jako například velká množství kompozitních dílců, používaných při výrobě automobilových vozidel. Z tohoto hlediska směsové výrobky, v nichž jsou kombinovány tkaniny a stříhané nebo kontinuální nitě, spojují současně dobré rozdělování výztuže ve výlisku složitého 45 tvaru a zlepšené mechanické vlastnosti, které jsou požadovány u vyráběného výrobku.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby kompozitního výrobku, získaného ukládáním výchozího materiálu, obsahujícího skleněná vlákna a organickou termoplastickou hmotu ve formě vláken, na pohybujícím se podkladu, přičemž při způsobu se soubor materiálu uložený na podkladu zahřívá, stlačuje a ochlazuje, a odebírá se ve formě kompozitního výrobku, vyznačený t í m , že se jako výchozí materiál na pohybujícím se podkladu kontinuálně ukládají nitě obsahující skleněná filamentová vlákna, které jsou v kontinuální formě nebo ve formě stříže z nastříhaných nití nebo ve formě textilie, do níž jsou nitě zpracovány, přičemž nitě ukládané v kontinuální formě, ve formě stříže z nastříhaných nití nebo zpracované do textilie a obsahující skleněná filamentová vlákna jsou z nejméně 80 hmotn.% vytvořeny ze směsových nití z nekonečných vláken, tvořených dobře promísenými skleněnými nekonečnými vlákny a nekonečnými vlákny z organické termoplastické hmoty, 7 ~ ₍ _—__ přičemž ukládaný výchozí materiál na bázi nití obsahuje více než 40 hmotn.% skleněných vláken, a soubor výchozího materiálu se přesouvá do za sebou ležících pásem, v nichž se zahřívá, stlačuje a ochlazuje, přičemž zahřívání a/nebo ochlazování souboru je současně doprovázeno stlačováním, a takto zpracovaný soubor se řeže na desky nebo se navíjí na otáčející se buben pro získání desek nebo svitku z kompozitního materiálu.
2. Způsob podle nároku 1,vyznačený t í m , že se výchozí materiál ukládá na pohybujícím se podkladu ve více vrstvách, kde jednotlivé vrstvy jsou vytvořeny z kontinuálních nití, ze stříže z nití nebo z textilie, přičemž každá z vrstev pochází z .nití z nekonečných vláken, z nichž alespoň část jsou směsové nitě tvořené dobře promísenými skleněnými nekonečnými vlákny a nekonečnými vlákny z organické termoplastické hmoty, přičemž v celém souvrství činí, podíl těchto směsových nití nejméně 80 hmotn.% a přičemž celé souvrství obsahuje více než 40 hmotn.% skleněných vláken.

, 't
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že podklad je pás tkaniny, vytvořené z nití obsahujících skleněná nekonečná vlákna, z nichž alespoň část jsou směsové nitě, tvořené skleněnými nekonečnými vlákny a nekonečnými vlákny z organické termoplastické hmoty, přičemž tento pás tkaniny současně tvoří spolu s na něj ukládanou vrstvou nebo vrstvami jednu z vrstev souboru materiálu na bázi nití, zpracovávaného zahříváním, stlačováním a ochlazováním a rozřezávaného na desky nebo navíjeného do svitku.
4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že podklad je dopravník výrobního zařízení, na kterém se ukládá výchozí materiál a z něhož se odebírá materiál zpracovávaný na kompozitní výrobek.
5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že ukládané nitě ze skla a organické termoplastické hmoty jsou výlučně ve formě zpracované do nejméně jednoho pásu tkaniny a/nebo úpletu, vytvořeného alespoň zčásti ze směsových nití.
6. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že ukládaný materiál je výlučně ve formě stříže z nastříhaných nití.
7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený t í m , že ukládaný materiál je výlučně ve formě kontinuálních nití.
8. Způsob podle kteréhokoli z nároků 2až 4, vyznačený tím, že se

5 ukládá na podkladu nejméně jeden pás tkaniny a/nebo úpletu, vytvořený alespoň zčásti ze směsových nití, přičemž se rovněž ukládá nejméně jedna vrstva z nastříhaných směsových nití nebo plošný útvar z kontinuální směsové nitě nebo nití, přičemž uvedená nejméně jedna vrstva nebo plošný útvar se uvádí do styku s nejméně jedním i o povrchem nejméně jednoho z uvedených pásů, načež se zahřívá takto vytvořený soubor z vrstvy/vrstev nebo plošného útvaru nebo útvarů a pásu/pásů -tkaniny a/nebo úpletu, stlačuje se na jeho obou povrchových plochách, načež se ochlazuje a řeže nebo navíjí.

15
9. Způsob podle nároku 8, v y z n a č e n ý tím, že se na pohybující se dopravník ukládá vrstva, vytvořená z nastříhaných směsových nití,--------na uvedenou vrstvu se ukládá pás tkaniny, tvořené výlučně ze směsových nití, na pás tkaniny se popřípadě ukládá druhá vrstva nastřihaných směsových nití, takto vytvořený soubor z vrstvy/vrstev a pásu nebo pásů se dopravuje do prvního pásma, kde se 20 soubor zahřívá, a poté do druhého pásma, kde se současně stlačuje a zahřívá, načež se tento soubor dopravuje do třetího pásma, v němž se stlačuje a ochlazuje, a takto ochlazený soubor se na výstupu z třetího pásma rozřezává.

25
10. Způsob podle nároku 8, v y z n a č é n ý t í m , že se na pohybující se dopravník ukládá první pás tkaniny, vytvořený výlučně ze směsových nití, na uvedený pás se ukládá vrstva z nastříhaných směsových nití, na tuto vrstvu se ukládá druhý pás tkaniny, vytvořené výlučně ze směsových nití, přičemž na tento pás tkaniny se eventuelně ukládá druhá vrstva z nastříhaných směsových nití,

30 takto vytvořený soubor pásu/pásů a vrstvy/vrstev se dopravuje do prvního pásma, kde se tento soubor zahřívá, a poté do druhého pásma, kde se současně stlačuje a zahřívá, načež se tento soubor dopravuje do třetího pásma, kde se stlačuje a ochlazuje, a takto ochlazený soubor se rozřezává na výstupu z třetího pásma.
11. Způsob podle nároku 8, v y z n a č e n ý t í m , že se na pohybující dopravník ukládá první pás tkaniny, vytvořený výlučně ze směsových nití, na uvedený pás se ukládá jedna nebo více kontinuálních směsových nití, vymezující nebo vymezujících plošný útvar jakožto konstrukční vrstvu vytvářeného souboru,

40 na uvedený plošný útvar z jedné nebo více kontinuálních nití se ukládá druhý pás tkaniny, vytvořený výlučně ze směsových nití, a na uvedený pás tkaniny se popřípadě ukládá jedna nebo více kontinuálních směsových nití, vymezující nebo vymezujících plošný útvar jakožto konstrukční vrstvu vytvářeného souboru, nebo vrstva nastříhaných směsových nití,

45 takto vytvořený soubor pásu/pásů a vrstvy/vrstev se dopravuje do prvního pásma, kde se zahřívá, a poté do druhého pásma, kde se tento soubor současně stlačuje a zahřívá, a uvedený soubor se dopravuje do třetího pásma, v němž se stlačuje a ochlazuje,

-10CZ 296304 B6 a takto ochlazený soubor se na výstupu z třetího pásma rozřezává.
12. Způsob podle kteréhokoli z nároků 8 až 11, vyznačený tím, že šířka vrstvy nebo vrstev ze směsových nití je rovná šířce pásu nebo pásů z tkaniny a/nebo úpletu, s nímž nebo s nimiž se sdružuje nebo sdružují.
13. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 12, vyznačený tím, že hmotnost ukládané skleněné složky představuje nejméně polovinu celkové hmotnosti materiálu ukládaného na dopravníku.
14. Zařízení pro provádění způsobu podle nároku 9 nebo 10, vyznačené tím, že obsahuje zásobní zařízení návinů (11) směsových nití, střihači zařízení (12), napájené kontinuálními nitěmi odebíranými z uvedených návinů (11), jedno nebo více zařízení zajišťujících posouváni, ukládání do zásoby a rozdělování nastříhaných -smesových n itívc-formě-vrstvy, nebo-vrstev,___________ nejméně jedno bubnové zařízení (20) nesoucí nejméně dva svitky (21, 22) tkaniny ze směsových nití, dopravník (19), na který se ukládají nastříhané nitě a pás nebo pásy tkaniny, předehřívačí pec (30) uloženou na konci dopravníku (19)^J, dvoupásový lis (31), obsahující ve své vstupní části zahřívací válečky, ve své výstupní části chlazené válečky a ve své střední části zahřívací pásmo (38), následované ochlazovacím pásmem (39), a konečně samočinné řezací zařízení (40).
15. Zařízení pro provádění způsobu podle nároku 11,vyznačeně tím, že obsahuje zásobní zařízení návinů směsových nití, dopravník (19), na který se ukládají směsové nitě ve formě pásů tkaniny a kontinuálních nití a eventuelně nastříhaných nití, dále první bubnové zařízení (44) na přívodní straně dopravníku, nesoucí nejméně dva svitky (45,46) tkaniny, nejméně jedno zařízení pro rozdělování kontinuálních směsových nití, uložené nad dopravníkem (19), druhé bubnové zařízení (52), nesoucí nejméně dva svitky (53, 57) tkaniny, které je uložené na výstupní straně zařízení, za kterým eventuelně následuje druhé zařízení pro rozdělování kontinuální nitě nebo stříhací stroj, a rozdělovači zařízení nastříhaných nití, předehřívací pec (30) uloženou na konci dopravníku (19), dvoupásový lis (31), obsahující ve své vstupní části zahřívací válečky, ve své výstupní části chlazené válečky, a ve své střední části zahřívací pásmo, po kterém následuje ochlazovací pásmo, a nakonec samočinné řezací zařízení (40).