CS262102B1 - Zařízení pro výrobu předimpregnovaných pásů výztuže - Google Patents

Abstract

U zařízení na výrobu předimpregnovaných pásů výztuže se vyztužiljící materiál navíjí transportním způsobem na nekonečný pás napjatý mezi souhlasně se otáčejícími válci. Vyztužující materiál' se před zónou navíjení impregnuje· pojivém v impregnační lázni a přebytečné· pojivo se odstraní stíracím zařízením; Pojivo se nanese v potřebném množství ve vrstvě na nosný pás a výztuž se prosytí pojivém při styku s nosným pásem v oblasti kontaktu výztuže s transportním pásem. Rozteč vyztužujících pramenců je řízena poměrem navíjecího pohybu ve směru pramence a ukládacího pohybu na něj kolmého. Jednotlivé vrstvy položených pramenců se prokládají jinými typy výztuže, např. rohoží nebo tkaninou.

Description

Vynález se týká zařízení na výrobu předimpregnovaných pásů výztuže s jednosměrnou orientací výztuže, a to jedno- a vícevrstvých, používaných pro následné lisování výrobků.

Dosud známou a užívanou technologií navíjení skleněných a jiných výztuží s pojivý na bázi organických nebo anorganických materiálů se vyrábějí trubky, nádoby a nádrže, přičemž technika návinu umožňuje skladbu vrstev s různou orientací výztuže. Pro řadu aplikací je však zapotřebí převážně anebo výhradně jednosměrné uspořádání výztuže. Tuto podmínku splňuje u rotačních těles tzv. obvodový návin, kde vyztužující vlákna jsou orientována pod úhlem svírajícím 90° s rotační osou navíjení, anebo tzv. planární návin, u nějž vyztužující vlákno tvoří površku rotačního válcového tělesa, a tedy svírá s rotační osou navíjení 0°. Prvého způsobu s návinem 90° se užívá někdy pro přípravu jednosměrně orientovaných prepregů, tj. polotovarů pro výrobu předmětů z vyztužených plastů lisováním. Vyztužující pramence vlákna se impregnují při průchodu impregnační vanou navíjecího zařízení zvoleným pojivém a navíjejí se jeden vedle druhého na válec opatřený separační fólií. Po navinutí určité tloušťky a šířky se návin rozřízne kolmo na vyztužující vlákna a spolu se separační fólií se rozvine pás do rovinné plochy, z níž se vytvářejí přířezy pro lisování. Dosavadní způsob výroby jednosměrně vyztužených pásů, resp. desek má některé nevýhody. Délka takto vytvořených ploch je omezena průměrem užitého válce, a tím tedy možnostmi navíjecího zařízení. Druhou nevýhodou je zvlnění vláken výztuže z daného směru při rozvinování válcové plochy, které je tím větší, čím je vinutá vrstva tlustší resp. poměr průměru navíjecího bubnu k tloušťce návinu větší. Přímý návin rovinné desky její rotací kolem osy procházející středem její délky neposkytuje dobré výsledky, protože návin nemá po celé délce stejný poměr výztuže a pojivá vlivem nestejného přítlaku výztuže, který ze své maximální hodnonoty na hraně desky se skokem mění na nulový po celé délce desky, na níž se pramenec položí ve zlomku času potřebného k útočení desky. Pro výrobu jednosměrně vyztužených pásů je používána v průmyslové výrobě technologie tažení vycházející z užití odtahu výztuže v celé užitkové šířce materiálu, pro níž je ovšem zapotřebí takový počet cívek výztuže, aby jednotlivými pramenci byla bez mezer zaplněna celá šířka vyráběného pásu. Tento poslední způsob je výhodný z hlediska podmínky rovnoběžnosti pramenců výztuže a z hlediska možnosti získání libovolných délek pásů předimpregnované výztuže. Podstatnou nevýhodou je potřeba velkého počtu cívek s výztuží, což je obzvláště u drahých typů výztuží obtížně zajistitelné, a dále tento způsob vyžaduje komplikované výrobní zařízení.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení na výrobu předimpregnovaných pásů výztuže s jednosměrnou orientací výztuže, sestávající z pohonné jednotky, impregnační vany naplněné pojivém, stíracího zařízení pro regulaci množství pojivá a z ukládacího oka pro řízení roztečí výztuže. Podstata zařízení spočívá v tom, že za ukládacím okem je umístěn nekonečný transportní pás se separační podložkou a případně s naneseným pojivém, napjatý mezi válcem, který je upevněn na hřídel pohonné jednotky a napínacím válcem.

Zařízení podle vynálezu umožňuje použití navíjecího stroje s přídavným transportním pásem pro výrobu tenkých jednosměrných prepregů místo pořizování kontinuální linky pro tažení a zachování směru vláken výztuže proti způsobu navíjení na buben nebo válec. Další výhodou je úspora místa, poloviční délka zařízení při výrobě žádané délky prepregového pásu. Dále je to stejnosměrné prosycení celé délky polotovaru pro lisování aplikací s jednosměrnou výztuží, jako jsou listová pera, tyče, desky apod. proti systému navíjení na rovinnou desku rotující kolem osy procházející středem její délky.

Zařízení na výrobu předimpregnovaných pásů výztuže podle vynálezu je znázorněno na připojených výkresech. Na obr. 1 je schematicky znázorněno celkové uspořádání zařízení. Na obr. 2 jsou v detailu znázorněny prostorové vztahy mezi nekonečným pásem a navíjenou výztuží. Na obr. 3 jsou geometrické vztahy znázorňující ukládání jednotlivých pramenců.

Na obr. 1 je výztuž, která se navíjí na pohybující se nekonečný pás. Nekonečný transportní pás 1 na způsob dopravníku je napnut válcem. 2 a napínacím válcem 3. Válec 2 je hnán vřetenem navíjecího stroje. Výztuž 6 prochází impregnační vanou 5 s pojivém, ukládacím okem 4 a navíjí se na pás, který je opatřen separační fólií.

Vedle navíjecího pohybu je nutno zajistit pohyb, kterým se docílí žádoucího paralelního ukládání jednotlivých pramenců. Vztah rychlosti navíjení k rychlosti příčného posuvu ukládacího oka 4 je obecně znázorněn na obr. 2 a 3, a lze jej vyjádřit podle uvedených rovnic (1), (2), (3), (4) a (5).

Délku pojezdu s ukládacího oka 4 na celou rozvinutou délku transportního· pásu lze vyjádřit:

s = (πϋ₅ + 2L]/tga

Délku transportního pásu lze vyjádřit také tvarem D_s (n+1), takže pak délka pojezdu s je vyjádřena vztahem:

s = (n+lj/tgoí kde η = 2L/jrD_s

Šířka navíjecí pásky w je dána potom vztahem:

w s . siná

Porovnáním vztahu (2) a (4) se získá pro šířku pásky w konečný vztah:

w = j,D_s (n+1 j/1/1 + tg-W

Při zpětném chodu ukládacího oka 4 lze vytvořit další vrstvu jednosměrné výztuže 6 atd., až se získá potřebná technologická tloušťka í vyztuženého pásu předimpregroované výztuže. Způsob prosycování výztuže 6 je závislý na viskozitě používaného pojivá. Dovolí-li to viskozita pojivá, lze použít impregnační lázně a příslušného stíracího zařízení. Pro vyšší viskozitu pojivá je možno nanést příslušnou vrstvu pojivá předem na transportní pás 1 tak, že její tloušťka je řízena vzdáleností stěracího nože od povrchu pásu. Do této' předem připravené vrstvy pojivá se navíjí výztuž podle schématu dříve popsaného'. Při tomto způsobu impregnace dochází k prostupu pojivá výztuží S zespodu, takže vzduch je z výztuže 6 vytlačován podobně jako u impregnace ve vaně s použitím brodícího se válce, jehož se výztuž 6 ve vhodném úhlu opásání dotýká.

Postup práce na zařízení podle vynálezu je blíže popsán v následujících příkladech.

Příklad 1

Pro výrobu předimpregnovaného pásu jednosměrné skleněné výztuže, tj. jednosměrného skleněného prepregu na bázi e poxidového pojivá se natočí na transportní pás 1 papír se silikonovou vrstvou jako. separační podložka. Do cívečnice se nasadí cívka se skleněným pramencem a vlákno se vede přes impregnační vanu 5, ve které je otočný impregnační buben, jež je pramencem opásán. Dále se pramenec vede ždímacími válečky a hřebeny do ukládacího oka 4. Do impregnační vany 5 se nalije epoxidové pojivo, jehož viskozita je snížena přídavkem rozpouštědla. Provléknutý pramenec se protáhne celým impregnačním systémem až k transportnímu pásu 1, kde se připevní prosycené vlákno. Poté se uvede do chodu transportní pás 1 a tím i synchronizované posun ukládacího oka 4. Posun ukládacího oka 4 se nastaví podle docílené šíře pásky w.

Ždímacími hřebeny je regulován obsah pojivá s rozpouštědlem ve skleněné výztuži 6. Po navinutí šíře transportního pásu J. je navíjení ukončeno. Pramenec se odřízne a transportní pás 1 se dále pohybuje. V tomto okamžiku se pás zakryje přenosnou nepřímo vyhřívanou sušárnou. Při zvýšené teplotě odpovídající typu rozpouštědla a epoxidového systému se odpaří rozpouštědlo a epoxidový systém je převeden do mírně lepivého stavu prepregu, tzv. B-stavu. Po ukončení tohoto pochodu se sušárna odejme a pohyb pásu se zastaví. Vlákna se přeříznou včetně podložního pásu separačního papíru a celý pás v délce 2 m se navine na cívku o průměru 300 mm tak, že se vrchní plocha chrání další separační fólií.

Příklad 2

Pro výrobu předimpregnovaného pásu jednosměrné uhlíkové výztuže, tj. jednosměrného uhlíkového prepregu na bázi epoxidového pojivá se navine na transportní pás 1 podloží separační papír. Do cívečnice se nasadí cívka s uhlíkovým vláknem a vlákno se vede přes soustavu brzdicích kladek do ukládacího zařízení. Vzhledem k tomu, že uhlíkové vlákno je velrni citlivé na otěr a je křehké, a vzhledem k tomu, že je k dispozici epoxidové pojivo o vysoké viskozitě, nepoužije se v tomto případě impregnační lázeň. Pojivo se nanese na posilikonovaný separační podložný papír v takovém množství, aby byl zaručen stejnoměrný obsah 'pojivá v prepregu, v tomto případě 40 % hmot. Po ukončení této operace se připevní uhlíkové vlákno ua transportní pás 1, který se uvede clo chodu. Tím je synchronně uvedeno do provozu i ukládací zařízení.

Uhlíkový pramenec je kladen do pojivového systému tak dlouho, až zaplní celou šíři transportního pásu 1. Potom se odstřihne pramenec a ponechá se v chodu transportní jednotka.

Kvalitní doimpregnace uhlíkových vláken se provede přítlačnými válečky, které jsou s výhodou ohřívány teplým vzduchem. Konečná impregnace se provede mírným napnutím transportního pásu 1 za současného přítlaku válečků. Poté se zakryje transport! pás 1 přenosnou vyhřívací sušárnou s nepřímým ohřevem a pojivo se převede do mírně lepivého stavu, prepregového tzv. B-stavu. Dále se pás výztuže 'včetně podkladového papíru po šířce přeřízne a shora se opatří ochrannou separační fólií. Pás se navine na zásobní cívku o průměru 300 milimetrů.

Příklad 3

Pro výrobu listového pera přívěsného vozíku s dovolenou zátěžů 5 000 N lze připravit podle předmětného vynálezu potřebný polotovar. Jedná se o parabolické pero délky 850 mni a šířky 50 mm, o konstantní tloušťce 20 mm. V tomto případě se použije transportní pás délky 750 mm, o> celkové délce (rJJ_s + 2L]--1. 600 mm, na který se navine jednosměrná skleněná výztuž o šířce 50 mm, přičemž tloušťka návinu je cca 10 mm. Jako pojivá se použije vinylesterové pryskyřice s iniciačním systémem peroxid-kobaltnaftenát. Životnost systému je na2 6 2 7 staven tak, aby po celou dobu přípravy nedošlo k želatinaci pojivá. Po navinutí příslušného počtu vrstev skleněné jednosměrné pásky na transportní pás 1 se výztuž odřízne a zastaví se chod transportního pásu 1, načež se celý návin přesune na pomocný napínací rám, který umožňuje manipulaci s návinem. V rámu jsou jádra pro dutiny závěsných ok pera. Návin se na rámu opět vypne tak, aby nedošlo ke zborcení. Takto připravený polotovar se přemístí do lisovací formy.

Příklad 4 •

Pro výrobu distanční izolační tyče čtvercového průřezu 16 cm² lze použít postupe podle předmětného vynálezu. Tyč je namáhána na vzpěr a torzi. Na transportní pás 1 podle předmětu vynálezu je navíjen skleněný pramenec do pásu o šířce 40 mm. Jako pojivá je použito epoxidové pryskyřice s kapalným anhydridlckým tvrdidlem snižujícím viskozitu. Po navinutí čtyř vrstev je pramenec odříznut a na pás je položen přířez skelné tkaniny po celé délce návinu.

Navine se opět určený počet vrstev pramence a položí přířez skelné tkaniny. Toto prokládání je opakováno až do dosažení tloušťky pásu 20 mm. Skelné tkaniny je použito pro dosažení zvýšené odolnosti vůči torznímu namáhání. Po ukončení návinu se polotovar sejme z transportního pásu 1 uvolněním hnacích válečků transportního pásu 1 a přesune se na pomocný rám. Rám se s návinem opět vypne a celý systém se vloží do dutiny kovové formy a zalisuje při stanovených podmínkách.

Vynález lze využít na zařízeních pro navíjení skleněných a jiných výztuží přidáním transportního zařízení, anebo na jednoúčelovém zařízení, např. na soustruhu v těch případech, kde není k dispozici potřebný polotovar (jednosměrný jedno- a vícevrstvý prepreg anebo polotovar pro jednosměrně vyztužené lisované výrobky většího průřezu), jako' náhrady za tažicí linku na prepreg, nebo nahradit jím s popsanými výhodami jednosměrné navíjení na ro tující desky a jiné rovinami ohraničené útvary (čtyřhran, šestihran apod.).

Claims (1)

1. Zařízení na výrobu předimpregnovaných pásů výztuže s jednosměrnou orientací výztuže, sestávající z pohonné jednotky, impregnační vany naplněné pojivém, stíracího zařízení pro regulaci množství pojivá a z ukládacího oka pro řízení roztečí výztuVYNALEZU že, vyznačující se tím, že za ukládacím okem (4) je umístěn nekonečný transportní pás (1) se separační podložkou a případně s naneseným pojivém, napjatý mezi válcem (2), který je upevněn na hřídel pohonné jednotky a napínacím válcem (3).