CS209261B1 - Manufacturing process of wound sandwich structures and apparatus for its execution - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby vinutých sendvičových struktur z plastických hmot vyztužených skleněnými vlákny a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Jak známo, lze vinuté struktury různých tvarů a rozměrů, zejména trubková tělesa a nádrže, vyrábět z plastických hmot, zejména z polyesterových pryskyřic, vyztužených skleněnými vlákny. Při těchto způsobech se rouno, tj. kontinuální svazek skleněných vláken předem impregnovaný pryskyřicí, navine na otáčející se pevný tm v předem stanoveném geometrickém uspořádání a 'po dosažení potřebného základu a tloušťky zpracovávaného materiálu se pryskyřice vytvrdí působením systému katalizátorů, s výhodou působením tepla tak, že ji nelze opět převésti do nevytvrzeného stavu. Poté se tm z vyrobené vinuté struktury odstraní. Skleněná vlákna ve vyrobené struktuře sé navzájem skříží pod vhodným úhlem a tvoří stěnu vysoké pevnosti. Vyrobená vinutá struktura obsahuje poměrně velký podíl, tj. asi 50 až ,70 váhových procent skleněných vláken. '

Pryskyřice, . zejména polyesterové, vyztužené· sklem, mohou být považovány za výhodnýzákladm materiál pro výrpbu různých nádrží, protože mají výhodné pevnostní vlastnosti: pevnost v tahu ob = 550 MPa modul pružnosti v tahu E 2 x 10⁴MPa (při použití výztuhy složené z 60 % paralelních skleněných vláken), mají nízkou měrnou váhu (1,4 až 1,6 kg/dm3), jsou stálé vůči většině chemických látek a nevyžadují údržbu. Pro tyto výhodné vlastností hodí se plastické ' hmoty vyztužené sklem zejména pro. výrobu kontejnerů (přepravních skříní), tanků udržovaných pod tlakem, podzemních skladovacích tanků a tepelně izolovaných kontejnerů. ^! .

Pri určitých . způsobech . použití, především při • použití v podzemí, je hlavní zatížení vyvozováno vnějšími tlaky. V takových případech je však nízký -modul pružnosti, který je 1ξ) až 20krát nižší než ‘ modul pružnosti ocefe, velkou' nevýhodou, a je třéba silnějších stěn, má-li být zajištěna potřebná jejich tuhost. Silnější . stěny mají však větší váhu, což je nežádoucí jak. z technického, tak i z hospodářského hlediska.

V některých případech, např. pro dopravu potravin, je třeba tepelně izolovaných . kontejnerů. Při ( výrobě vinutých struktur pro tento účel, vznikají použitím konvenční technologie vážné potíže.

Všem uvedeným problémům se lze vyhnout použitím vinutých sendvičových struktur. Jak zná; mo, sendvičová struktura se vytvoří tím způsobem, že se prostor mezi dvěma silnými nosnými vrstvami nebo skořepinami' vyplní váhově lehkým, přitom pevným jádrovým materiálem, který dobře lne ke skořepinám a má potřebnou pevnost ve střihu a tlaku. Takovéto struktury jsou lehké a pevné. Jako jádrový materiál přicházejí v úvahu - tuhé plastické pěnové hmoty, jako - polyvinylchlorid nebo polyesterové pěnové hmoty, voštinový papír, . tvarová tělesa, dřevo atd.

Sendvičové struktury mají -nízkou váhu, jsou tuhé ' a mají samozřejmě dobré tepelně izolační vlastnosti. Takovýchto struktur se všeobecně používá u válcových a vinutých těles. ' Vinuté sendvičové struktury lze vyrábět různými výrobními postupy. - Podle jednoho z různých způsobů se : nejdřív vine vnitřní skořepina, načež se panelový jádrový materiál vhodné tloušťky a jakosti přitmelí , \ k vnějšímu . povrchu skořepiny a nakonec se druhá ' skořepina navine na takto vytvořenou strukturu. í

Tento způsob má však několik nevýhod. Z těch- - | nického hlediska je výrobní postup zdlouhavý, komplikovaný a vyžaduje mnoho ruční práce. Ze | statického hlediska - je velmi nevýhodné to, že i panely, přitmelené k vnějšímu povrchu vnitřní skořepiny nikdy nesledují křivost předmětu a lnou ' . jen na část celkového povrchu, - a - snižují tak pevnost hotového výrobku. i < Kontejnery se sendvičovou strukturou se zhoto- i' vují též z předem vytvořených vnitřních a vnějších : skoře^pin. ^{při -} tomto z^půso^bu se uzavřený prostor ⁱ mezi skořepinami vyplňuje plastickou pěnou. Tento způsob má. tu nevýhodu, že k výrobě je potřebí dvou jader. - , ·

Přítomný vynález má za cíl zajistit takový postup a zařízení, jež odstraňují shora uvedené nedostatky , a umožňují výrobu vinutých sendvičových struktur optimálního provedení a pevnosti, v jediném technologickém - pochodu bez nutnosti ruční práce.

; Vynález se tedy týká způsobu výroby vinutých i sendvičových struktur z plastických hmot vyztužených sklem,, při němž - vnitřní skořepina složená z plastické hmoty vyztužené sklem je formována o sobě- známým způsobem na pevném tvarovacím tmu, s - výhodou pomocí navíječky, načež - se na vnitřní - - skořepinu navine pevný jádrový materiál sendvičové . struktury ukládáním jeho prvků na , kontinuální' nosná vlákna - nebo pásy a navíjením I nosných - vláken nebo pásů spolu s jádrovým : materiálem- na - vnitřní skořepinu s výhodou podél šroubovice, a to tak, že - se vytvoří částečná nebo úplně soudržná - ' jádrová vrstva na vnitřní skořepině, a při němž se jádrové prvky přitmelí k vnitřní skořepině jejím ještě nezpolymerizovaným materiálem anebo zvláštním tmelem, - načež se na vnější povrch výrobku nanáší známým způsobem vnější skořepina z plastické hmoty vyztužená sklem a přitmelí se k vnějšímu povrchu navinutých jádrových prvků buď svým vlastním materiálem, anebo tmelem naneseným zvlášť a výsledná vinutá sendvičová - struktura se vytvrdí.

Při jednom z výhodných výrobních postupů podle vynálezu se jádrové prvky před navíjením připevní k nosnému vláknu- či pásu, s výhodou přitmelením, přibitím nebo - smyčkováním, a takto získaná nosná vlákna či - pásy, opatřené jádrovými prvky, se nanesou na vnitřní skořepinu.

Při· jiném výhodném způsobu podle vynálezu lze: spojit navzájem několik jádrových prvků, s výhodou- je -k sobě - přitmelit anebo spojit lepicí páskou, a vytvořit tak předem sestavené jednotky, které se podávacím zařízením přenesou na nosná vlákna 'či . . pásy a spoje mezi jednotlivými jádrovými prvky se' rozpojí podávacím zařízením.

Vynález se rovněž týká zařízení k provádění uvedeného způsobu, které je složenoz jednotky ke skladování jádrového materiálu, jednotky k jeho podávání, jednotky*ke skladování a napínání nosných vláken či pásů nesoucích jádrový - materiál, jednotky k otáčení vinutou strukturou, jednotky k podávání nosných vláken či pásů á jednotky. k jejímu pohybu a řízení.

Zařízení - podle vynálezu obsahuje s výhodou podávači jednotky k přenášení jádrových prvků ze skladovací jednotky - a k - současnému rozrušení spojů mezi jádrovými prvky.

Zařízení podle vynálezu a jeho funkce jsou v dalším popisovány - s odvoláním na výkresy.

Obr. 1 je výhodné provedení zařízení podle vynálezu v řezu.

Obr. la je pohled se shora na zařízení znázorněné v obr. 1.

Obr. 2 je boční pohled na výhodné provedení jádrového prvku podle vynálezu.

Obr. 2a je příční řez - podél A-A jádrovým elementem znázorněným v obr. 2.

Obr. 3 je příčný řez jiným provedením jádrového prvku podle vynálezu.

Obr. 3a je - pohled shora na jádrový prvek znázorněný v obr. 3.

Obr. 4 je pohled shora na jiné výhodné provedení jádrového prvku podle vynálezu.

Obr. 4a je boční pohled jádrového prvku znázorněného v obr. 4.

Obr. 5 je další výhodné provedení jádrového prvku podle vynálezu v řezu.

Obr. 5a je boční pohled na jádrový - prvek znázorněný v obr. 5.

Obr. 5b je pohled - shora na jádrový prvek znázorněný v obr. 5.

Obr. 6 znázorňuje výhodné uspořádání skupiny jádrovýčh prvků ve skladovací jednotce - a - tuto ' jednotku v pohledu a částečném řezu.

Obr. 6a je boční pohled na jádrové prvky znázorněné v obr. 6, jakož i částečný řez jednotkami pro podávání jádrových prvků a pro ukládání a napínání nosných vláken.

V zařízení podle vynálezu se vnitřní skořepina 2 zhotovuje - navíjením skleněných vláken, impregnovaných pryskyřicí, na otáčející se tm 1. Potom se navíjejí jádrové prvky 5 spolu s nosnými napínacími vlákny 4 a to tak, aby jádrové prvky byly těmito vlákny přitlačeny na vnitřní skořepinu. Jádrové prvky odebírané ze skladovací jednotky 6 jsou podávacím ústrojím ukládány . -na nosná vlákna 4 pohybující se, mírně napjatá, dopředu od jednotky 8 (popřípadě také od jednotky 8a) a tažená . otáčejícím se trnem 1. Skladovací - jednotka 6 a podávači - ústrojí - jsou neseny saněmi 11 ^; pQhybujícími se rovnoběžně s vinutou strukturou a to tak, že je zajištěn potřebný posuv nosných vláken. Posuv musí být alespoň rovný rozměru jednoho jádrového prvku ve směru rovnoběžném s tvořící přímkou, aby se zamezilo navíjení jádrových prvků ve dvou řadách nad sebou. Tm 1 je poháněn hnacím mechanismem 9, zatímco к pohybu saní 11 je použito posuvového ústrojí 10. Řízení saní 11 a posuvového ústrojí 10 jsou s výhodou vázána na sebe. Saně jsou vedeny na loži 12. Je-li to žádoucí, nanáší se na jádrové prvky 5 další přilnavá vrstva mazací jednotkou 7. Jádrové prvky se nanášejí na vnitřní skořepinu v jedné či více vrstvách, načež se vytvoří vnější skořepina obvyklým způsobem navíjení. Nakonec se výrobek na tmu vytvrdí a provedou se na něm dokončovací úkony, tj. výrobek se orovná, opatří se koncovými nátrubky, víky atd.

Použitím tohoto postupu lze vyrobit buď hladké, anebo — je-li žádoucí — žebrové sendvičové stěnové struktury. Zvláštní výhoda tohoto postupu spočívá v tom, že se jádrové prvky nemusí přitmelit zvlášť, protože snadno přilnou na měkkou, nevytvrzenou vnitřní a vnější vrstvu. Jádrový materiál přesně sleduje křivost trnu, protože má potřebný profilový tvar anebo je zhotoven z mírně ohebného, např. voštinového materiálu. Jinak, pokud jsou jádrové prvky velmi malé, je jejich úchylka od křivosti trnu zcela nepatrná.

Při jiném výhodném způsobu skladování a podávání jádrových prvků jsou tyto volně spojeny, jak znázorněno na obr. 3 protažením napínacích vláken 8 otvory vytvořenými v jádrových prvcích 5. Podle ještě jiného způsobu jsou jádrové prvky přitmeleny к nosným vláknům 4. V těchto případech jsou jádrové prvky uloženy ve formě cívek a jsou za odvíjení nanášeny na vnitřní skořepinu připravenou na otáčejícím se tmu 1, popřípadě se pokryjí na povrchu pryskyřicí pomocí mazací jednotky 7.

Podle vynálezu lze také postupovat tím způsobem, že se jednotlivé jádrové prvky к sobě přichytí, čímž se usnadní manipulace s nimi. Za tím účelem se velké množství, tj. několik set jádrových prvků položí na sebe a na styčných plochách se tmelem к sobě přitmelí anebo se přichytí na jedné nebo óbou stranách lepicí páskou. Takto vzniklé složky jádrových prvků jsou snadno ovladatelné. Toto uspořádání je znázorněno v obr. 6 a 6a, kde složka jádrových prvku přichycených na lepicí pásce 13 je uložena v jímací šachtě 6. Nosná vlákna 4, odvíjená ze zásobního bubnu 8 a tlumícího bubnu 8a jsou vedena pod jímací šachtou 6. Podavač 14, v provedení vratně se pohybujícího pístu, vyvozuje tlak na nejspodnější jádrový prvek, přičemž ho odděluje od sousedního jádrového prvku utržením od lepicího pásku 13 a současně ho nasune na nosná vlákna 4 pohybující se nepřetržitě dopředu. Nato se podavač vrátí do své výchozí polohy, svazek jádrových prvků poklesne v jímací šachtě a podavač je připraven к podávání následujícího jádrového prvku.

20261

Vynález je dále objasněn na základě následujících (neomezujících) příkladů.

Přikladl

Duté válcové těleso délky 6000 mm, s průměrem obnášejícím 1600 mm je zhotoveno na konvenčním navíjecím stroji. К jeho zhotovení je použito skleněného rouna a polyesterové pryskyřice. 1,5 váhových procent benzoylperoxydu, zajišťujícího vytvrzovací teplotu nad 60 °C, je přidáno do polyesterové pryskyřice. Tloušťka stěny vinuté válcové skořepiny je 4 mm. Potom - aniž se tm odstraní a aniž se skleněná rouna odříznou — se jádrové prvky v jímací šachtě nesené navíjecími saněmi přivádějí na pásy tvořené rouny nataženými mezi impregnační kádí a trnem. Pás vytvořený z roun je široký 200 mm. Jádrové prvky mají tyto rozměry: šířka: 240 mm, tloušťka: 20 mm, délka: 40 mm. Na stroji je nastaven posuv 241 mm, čímž se jádrové prvky kontinuálně navíjejí tak, že vytvářejí šroubovici o stoupání 241 mm, na nevytvrzené vnitřní skořepině. Po navinutí jádrových prvků se v navinování pokračuje podle vhodně upraveného programu, dokud se nedosáhne vytvoření požadované vnější skořepiny. Vnější skořepina má tloušťku 4 mm. Potom se rouna ustřihnou, sendvičová struktura se vloží do pece к tepelnému zpracování a podrobí se tvrzení po dobu 4 hodin při teplotě 60 °C, čímž vznikne pevné vzájemné spojení mezi vnitřní skořepinou, jádrovými prvky na ni navinutými a vnější skořepinou.

Takto vyrobený kontejner se sendvičovou strukturou je 5 až 6krát pevnější než kontejner s tloušťkou stěn 8 mm, zhotovený ze stejného množství téže konvenční, sklem vyztužené hmoty.

Příklad 2

Postupuje se stejným způsobem, jak bylo popsáno v příkladu 1, s tím rozdílem, že se róunová vlákna ustřihnou po vytvoření vnitřní skořepiny. Potom se připravené jádrové prvky, spojené navzájem vlákny z polyamidu, odvíjením z cívky a po průchodu deflektory namontovanými na podávačích saních navíjecího stroje, navíjejí na vnitřní skořepinu při použití vhódné délky posuvu. Nakonec se konvenčním způsobem navinování vytvoří vnější skořepina. Dále se pokračuje, jak bylo popsáno v příkladu 1.

Kontejner takto získaný má podobně jako výrobek předchozího příkladu vysoce pevné stěny a hodí se dokoňce к použití v podzemí, tj. je schopen snášet vnější tlaky.

Příklad 3

Jádrové prvky 20 mm silné, 40 mm dlouhé a široké 240 mm zhotovené z korkového dřeva (balsy) se položí na sebe a vytvoří se sloupec 200 kusů, které se spolu spojí na protilehlých stranách dvěma 30 mm širokými lepicími páskami. Pásky leží v rovině, jež je kolmá к rovině nosných vláken. Tento pevný svazek se vloží do podávači jednotky, jejíž stěny musí snášet sílu potřebnou к roztržení lepicího papíru. Píst, ' jehož zdvih činí 45 mm, je uspořádán pod jímací šachtou. Píst odtrhne ze svazku slepeného lepicí páskou 100 jádrových

Claims (7)

1. PŘEDMĚT

   1. Způsob výroby .vinutých sendvičových struktur z plastických hmot . vyztužených sklem, vyznačený tím, že se vnitřní skořepina, skládající se z plastické hmoty vyztužené · sklem, formuje' na pevném tvarovacím tmu, s výhodou pomocí navíječky, načež se na vnitřní skořepinu navine pevný jádrový materiál sendvičové struktury ukládáním jeho prvků na kontinuální nosná vlákna nebo pásy a navíjením nosných vláken nebo pásů spolu s jádrovým materiálem na vnitřní ' skořepinu, za vytvoření soudržné vrstvy jádrového materiálu na vnitřní skořepině, přičemž se· jádrový materiál přitmelí k vnitřní skořepině ještě nezpolymerizovanou její · hmotou nebo zvláštním tmelem, načež se na vnější povrch výrobku nanáší vnější skořepina z plastické hmoty vyztužená sklem a přitmelí se k vnějšímu · povrchu navinutého jádrového materiálu bud svou vlastní hmotou, anebo tmelem naneseným · zvlášť a výsledná vinutá sendvičová struktura se vytvrdí.
2. 2. Způsob · výroby podle bodu 1, vyznačený tím, že se jádrový materiál navine na vnitřní skořepinu podél šroubovice. '
3. 3. · Způsob výroby · podle bodu 1, vyznačený tím, že se jádrové prvky před navíjením připevňují prvků ' za minutu a tyto prvky se ukládají na nosná vlákna. Dále se potom postupuje, jak bylo popsáno v příkladu 1.

   VYNÁLEZU kontinuálně na · nosná-vlákna nebo pásy a · nosná vlákna nebo pásy opatřené jádrovým materiálem se nanesou na vnitřní skořepinu.
4. 4. Způsob výroby podle bodu 3, vyznačený tím, že se jádrový materiál připevní na nosná vlákna nebo pásy ' přitmelením, přibitím nebo smyčkováním.
5. 5. Způsob výroby podle bodu 1, vyznačený tím, · že se několik jádrových prvků spolu spojí, s · výhodou se k sobě přitmelí anebo se spojí lepicí páskou, čímž se vytvoří předem sestavené jednotky, které se přenesou na nosná vlákna či nosné pásy a spoje ! mezi jednotlivými jádrovými elementy se rozpojí podávacím zařízením.
6. 6. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že se skládá z jednotky · (6) ke skladování jádrového materiálu, jednotky · (3,14) k jeho podávání, jednotky (8,15,8a) ke skladování • a napínání nosných vláken či nosných pásů nesoucích jádrový materiál a z jednotky · k otáčení vinutou strukturou.
7. 7. Zařízení podle bodu 6, vyznačené tím, že se skládá dále z podávači jednotky (9) k přenášení jádrových prvků ze skladovací · jednotky (10).