CZ209098A3 - Způsob výroby kompozitní nitě, zařízení pro výrobu kompozitní desky a kompozitní deska - Google Patents

Description

Způsob výroby kompozitní nitě, zařízení pro výrobu kompozitní desky a kompozitní deska

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro výrobu kompozitních desek. Dále se týká získaných kompozitních výrobků.

Dosavadní stav techniky

Je již známé vyrábět kompozitní desky ve formě plochých desek nebo zakřivených dílců z tkanin vytvářených současně z výztužných nití a z termoplastických nití, přičemž se vrství tkaniny a takto vytvořené souvrství se lisuje za tepla, jak je například popsáno ve francouzském užitném vzoru FR 2 500 360. Takový proces má zejména nevýhody v tom, že jde o přetržitý proces.

Francouzská patentová přihláška č.96/00578 popisuje kromě toho výrobu kompozitních desek z tkanin ze skleněných vláken a organické hmoty, které se ukládají kontinuálně na dopravník, a po té se předehřívají v peci za tepla před jejich zaváděním do pásového lisu (typu popsaného v patentovém spisu US-A-4 277 539), kde jsou postupně zahřívány a chlazeny, při jejich stlačování. Takový postup je rychlý a dovoluje získat desky způsobilé tvarování a mající dobré mechanické vlastnosti.

Na některých z těchto desek je však možné pozorovat nedostatky vyřizování skleněných nekonečných vláken (přítomnost zvlnění) v podélném smyslu (ve směru posunu dopravníku) nebo v příčném směru, vyplývající ze špatné organizace nití po předehřívací fázi, a k příčného smršťování tkanin po této fázi. Tyto nedostatky, které v řadě případů použití přináše-

-2jí malé obtíže, však nemusí být žádoucí v řadě specifických použití (zejména při výrobě plochých tepelně tvarovaných předmětů velkých rozměrů, jako manipulačních plat, plat pro potravinářský průmysl, atd., kde nedostatky vyřizování nekonečných vláken mohou být původem deformací v nitru výrobků).

Vynález si klade za úkol vytvořit zlepšený způsob a zařízení pro výrobu kompozitních desek, které by se nevyznačovaly nedostatky známých způsobů a zařízení, uvedených výše, a které by dovolovaly získat desky způsobilé zejména pro výrobu rovinných předmětů tepelným tvarováním se zlepšenými vlastnostmi.

Podstata vynálezu

Tohoto cíle je podle vynálezu dosaženo způsobem výroby kompozitních desek, při kterém se kontinuálně zavádí nejméně jeden pásovitý plošný útvar z nití, který obsahuje nejméně dvě hmoty s různými teplotami tavení, do oblasti, v níž je zahříván na teplotu ležící mezi uvedenými teplotami tavení a nižší, než je teplota degradace hmoty mající nejnižší teplotu tavení, přičemž se pásovitý plošný útvar nechá procházet přes nejméně jednu otáčející se tyč, vyhřívanou na teplotu ležící mezi uvedenými teplotami tavení a nižší, než je teplota degradace hmoty mající nejnižší teplotu tavení, pásovitý plošný útvar se na výstupu ze styku s tyčí nebo tyčemi stlačuje a chladí se pro vytvoření kompozitního pásu, a pás se odebírá ve formě jedné nebo více kompozitních desek.

Pod pojmem deska se rozumí podle vynálezu prvek mající vzhledem k jeho ploše relativně malou tlouštku, v podstatě rovinný (ale který může být eventuelně zakřivený) • ·

-3a tuhý, i když má popřípadě ohebnost dostatečnou pro to, aby mohl být odebírán a skladován ve svinuté formě. Obecně se jedná o plný prvek, který však může být v určitých případech opatřený vybráními (termín deska se tak v rámci vynálezu rovněž vztahuje na označování útvarů typu mříže).

Pásovitý plošný útvar z nití je tvořen nitěmi z nejméně dvou hmot, majících různé teploty tavení. Tyto dvě hmoty mohou být například organické termoplastické hmoty, ale jedná se s výhodou o organickou termoplastickou hmotu a o výztužnou hmotu této organické termoplastické hmoty (například sklo, uhlík nebo aromatický polyamid atd.). Obecně as výhodou je pásovitý plošný útvar tvořen výztužnou hmotou (s výhodou sklem) a jedné nebo eventuelně více organických termoplastických hmot. Pásovitý plošný útvar obsahuje obecně mezi 20 a 90 hmotn.% výztužné hmoty (s výhodou skla), s výhodou od 30 do 85 hmotn.% výztužné hmoty a s obzvláštní výhodou od 40 do 80 hmotn.% výztužné hmoty. Může obsahovat zčásti nitě tvořené jednou z hmot a zčásti nitě tvořené druhou z hmot, které jsou uloženy střídavě v pásovitém plošném útvaru a jsou s výhodou vzájemně důkladně promíseny. Může rovněž obsahovat směšované nitě, získané sdružováním a současným navíjením nití z jedné hmoty a nití z druhé hmoty, přičemž tyto směšované nitě mohou být rovněž smíseny s nitěmi z jedné z hmot a/nebo s nitěmi z druhé z hmot.

S výhodou pásovitý plošný útvar z nití obsahuje nejméně 50 hmotn.% (s výhodou nejméně 80 hmotn.% a obzvláště výhodně 100 hmotn.%) směsných nití, t.j. nití složených z nekonečných vláken z jedné hmoty a z nekonečných vláken z druhé hmoty, přičemž nekonečná vlákna jsou uvnitř nitě vzájemně spolu smísena (s výhodou přibližně rovnoměrně) • · • · · · · ···· · · · ·

-4a nitě se získávají sdružováním těchto nekonečných vláken přímo při výrobě těchto nekonečných vláken (podle způsobů popisovaných například v patentových přihláškách EP-A-0 590 695 a EP-A-0 616 055). Použití pásovitých plošných útvarů, obsahujících nejméně 50 hmotn.% a s výhodou nejméně 80 hmotn.% směsných nití dovoluje zejména získat homogennější kompozitní výrobky, mající dobré mechanické vlastnosti, přičemž kompozitní výrobky se kromě toho získávají v krátkém čase a s výhodou při nižším tlaku. S výhodou jsou tyto směsné nitě tvořeny skleněnými nekonečnými vlákny a nekonečnými vlákny z organické termoplastické hmoty, důkladně vzájemně spolu promísenými.

Podle přednostního provedení vynálezu obsahuje pásovitý plošný útvar soubor nití z přibližně rovnoběžných nekonečných vláken, které jsou orientovány ve směru pohybu pásovitého plošného útvaru v průběhu výrobního postupu (podélný směr) a obsahuje obzvláště výhodně druhý soubor v podstatě přibližně rovnoběžných nití, orientovaných napříč k tomuto směru a vzájemně propojených (s výhodou tkaných) s nitěmi uvedeného prvního souboru.

Ve způsobu podle vynálezu se pásovitý plošný útvar z nití nejčastěji odvíjí z nosiče nebo z více nosičů (když se popřípadě jedná o rovnoběžné nitě), na němž je navinut.

Pásovitý plošný útvar z nití (pohybující se rychlostí například od 0,5 do 5 m/min.) vstupuje do nejméně jedné oblasti, kde je zahříván na teplotu ležící mezi uvedenými teplotami tavení a nižší, než je teplota degradace hmoty mající nižší teplotu tavení, přičemž se pásovitý plošný útvar nechá procházet přes vyhřívanou otáčející se tyč o teplotě ležící • · • · · · • · • * « · ·

« · · ·

-5mezi uvedenými teplotami tavení a nižší, než je teplota degradace hmoty mající nižší teplotu tavení. Pod pojmem teplota degradace se rozumí ve smyslu vynálezu minimální teplota, při které se pozoruje rozklad molekul tvořících hmotu (jak je tradičně definována a jak tomuto termínu rozumí odborník v oboru) nebo se pozoruje nežádoucí změna materiálu, jako je jeho vzplanutí, ztráta celistvosti materiálu (projevující se tečením materiálu mimo pásovitý plošný útvar) nebo nežádoucí zbarvení materiálu (například žloutnutí). Tato teplota degradace může být hodnocena tradičním způsobem termogravimetrií a/nebo zaznamenáním minimální teploty, při níž se objevuje jeden z výše uvedených efektů.

Podle vynálezu se pásovitý plošný útvar z nití zahřívá dostatečně tak, aby se umožnilo pojení alespoň části nití mezi sebou prostřednictvím hmoty s nejnižší teplotou tavení po stlačení, což platí pro většinu případů (s výjimkou případu, kdy se spíše usiluje o získání struktury typu mřížky), kdy se získává plné nebo přibližně plná struktura, t.j. struktura mající s výhodou objemový podíl prázdných prostorů nižší než 5%. V případě kompozitní desky ze skla a organické hmoty se objemový podíl prázdných prostor V_v vypočítává na základě hmotnostního podílu skla M_f měřeného ztrátou žíhání, z objemové hmotnosti m_r skleněných vláken (rovné 2,6 o g/cm ), z objemové hmotnosti m_m organické hmoty a z objemové hmotnosti m kompozitní hmoty podle vzorce:

v_v = 1 . m [M_f/ m_r + (1-M_f)/ m_m]

Teplota ohřevu může být například 190 až 230°C, když je pásovitý plošný útvar z nití vytvořen ze skla a polypropylenu, 280°C až 310°C, když je pásovitý plošný útvar vytvo···· *· ·· ·· »· ·· • 4 · · · · · · · · • · · · ··»· · · ·♦ β· · « · · · · · · · · · * « · · · · · · · ··· řen ze skla a polyethylentereftalátu (PET) a 270 až 280-290°C, když je pásovitý plošný útvar vytvořen ze skla a polybutylentereftalátu (PBT).

S výhodou má hmota s nižší teplotou tavení teplotu tavení nižší o nejméně 40°C a s výhodou nejméně o nejméně o 50°C, než je teplota tavení hmoty o vyšší teplotě tavení, aby se zaručilo během způsobu výroby zachování nosné struktury (nebo dostatečně tuhé struktury) v nitru pásovitého plošného útvaru z nití.

Pro provádění ohřevu se zpravidla a s výhodou používá nejméně jedné pece nebo ozařovacího zařízení, s výhodou nejméně jednoho zařízení pro ozařování infračerveným zářením (například ve formě pece, ozařovacích lamp nebo zářících panelů) a/nebo nejméně jedno foukací zařízení pro vyfukování teplého vzduchu (například horkovzducšné pece s nucenou konvekcí).

V důležité druhé fázi způsobu podle vynálezu prochází pásovitý plošný útvar z nití přes nejméně jednu vyhřívaná otáčející se tyč (otáčející se okolo osy procházející tyčí ve směru délky), přičemž tato tyč může být eventuelně uložena ve výše uvedené vyhřívací oblasti, ale je zpravidla umístěná na výstupu z uvedené vyhřívací oblasti. Pásovitý plošný útvar je v tomto případě již v zahřátém stavu, s výhodou v částečně roztaveném stavu, t.j. jedna z jeho složek je v roztavené nebo popřípadě změkčené formě. Otáčející se tyč je zahřívaná na teplotu, která může být blízká nebo rozdílná (o několik stupňů nebo desítek stupňů, například více nebo méně než 30°C) teplotě výše uvedené vyhřívací oblasti a je s výhodou vyhřívána na teplotu vyšší nebo rovnou teplotě • ·

-7uvedené vyhřívací oblasti.

Použití této tyče se vyznačuje řadou výhod. Tato tyč dovoluje popřípadě uvádět pásovitý plošný útvar z nití pod úhlem zvoleným vzhledem ke stlačovacímu zařízení (zpravidla ve formě nejméně jednoho kalandru se dvěma válci), uloženým následně, aby se před stlačováním zabránilo příliš velkému dotyku mezi pásovitým plošným útvarem a stlačovacím zařízením, když je toto zařízení chlazeno. Otáčející se tyč rovněž dovoluje popřípadě reorganizovat nitě v nitru pásovitého plošného útvaru a dovoluje vyloučit velkou část nebo většinu zvlnění, obvykle pozorovaných po tavení hmoty s nižší teplotou tavení, přičemž se současně předejde nanášení a shromažďování roztavené hmoty na tyči. Tyto výhody se společně nezískají v případě použití tyče, která je pouze otáčivá nebo pouze vyhřívaná. Shromažďování roztavené hmoty na tyči ne třeba vyloučit, protože se tato hmota nakonec bude zpětně ukládat na pásovitém plošném útvaru z nití a vyvolá nepravidelnosti v nitru získaného kompozitního pásu. Použití tyče rovněž dovoluje zlepšit kompaktnost stavu povrchu získaného pásu.

Tyč je s výhodou válcovitá nebo přibližně válcovitá, nebo má kruhový průřez nebo přibližně kruhový průřez, přičemž průřez se může měnit, nebo se nemění. S výhodou má rovněž malý průměr (zejména vzhledem ke kalandrovacímu válci), přičemž průměr této tyče je kromě toho je s výhodou zpravidla malý vzhledem k délce (poměr délky k průměru je u této tyče zpravidla vyšší než 20, v protikladu k například kalandrovacímu válci, pro který poměr délky k průměru zřídka kdy přesahuje hodnotu 15). Tyč má zpravidla průměr v rozmezí od 1 do 10 cm a s výhodou průměr od 2,5 do 6 cm a je povlečena

-8··«· ·· ·· ·· .*·. ** « « · ♦·♦ ·♦»· * * ’ * * **’ . *«♦· »**· • · · » ··♦« »·· ·· »♦ ·» ·· ·* ·· povlakem, který je s výhodou odolný proti teplu a je antiadhezivní. Například je vytvořena z oceli s povlakem polytetrafluorethylenu (PTFE). Rovněž může být opatřena jednou nebo více šroubovicovitých drážek nebo reliefem ve formě protichůdných šroubovic, napomáhajícími odstraňování ohybů pásovitého plošného útvaru z nití. Může být eventuelně lehce zakřivena.

a s výhodou 0,5 až 5 plošného útvaru 0,1

Obvodová rychlost otáčení tyče může rovná rychlosti posunu pásovotého plošného výrobního zařízení (například řádově 0,5 m.min' až 2,5 m.min^-1), zejména když tyč má průměr v rozsahu 1 až 4 cm, nebo může být nižší nebo rovná rychlosti posunu pásovitého plošného útvaru z nití (například 0,25 až 2,2 m.min^-1 pro rychlost posunu pásovitého plošného útvaru 0,5 až 2,5 m.min ), zejména když tyč má průměr vyšší než 4 cm. Otáčení tyče může probíhat ve stejném smyslu, zejména když má tyč průměr větší než 4 cm, nebo ve smyslu opačném vzhledem ke směru postupu pásovitého plošného útvaru.

být vyšší nebo útvaru v nitru -1 az 10 m.min pro rychlost posunu pásovitého

Zpravidla je pro provádění způsobu podle vynálezu potřebná a dostatečná jedna tyč. Zejména v případě, kdy pásovitý plošný útvar vykazuje značná zvlnění, je však možné podle vynálezu použití dvou tyčí (nebo více než dvě tyče), otáčejících se vyhřívaných, přičemž nitě v tomto případě předcházejí postupně přes každou z tyčí (t.j. nejprve přes jednu a potom přes druhou), přičemž tyto tyče jsou zpravidla umístěny za sebou.

S výhodou podle vynálezu pásovitý plošný útvar ze ···· 99 ·

• 9

99 ·· ·♦ • · · 9 9 9 9 9

9 9999 9 999

9 9 9 9 9 9 99· 9 ·

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

99 99 99 99 99

-9skleněných nití přichází do styku s nejméně jednou vyhřívanou otáčející se tyčí (nebo eventuelně každou otáčející se tyčí, když je jich více) na části tyče (na kruhovém oblouku), který probíhá v úhlu od 45 do 200° (t.j. pásovitý plošný útvar přechází přes část obvodu tyče, přičemž tato část představuje 12,5 až 55,5% uvedeného obvodu), by se dosáhla zejména významná reorganizace nekonečných vláken v nitru pásovitého plošného útvaru.

Po přechodu tyče nebo tyčí je pásovitý plošný útvar z nití podrobován stlačení pomocí stlačovacího zařízení, například pomocí kalandru se dvěma válci. Síla vyvíjená na pásovitý plošný útvar během jeho průchodu stlačovacím zařízením, například při jeho současném průchodu mezi dvěma válci kalandru, je zpravidla několik kgf/cm, nebo dokonce několik desítek kgf/cm (v této souvislosti je možné poznamenat, že výše uvedená otáčející se tyč nebo tyče, na rozdíl od kalandrovacích válců, nedovolují stlačování pásovitého plošného útvaru z nití a nejsou k tomu určeny, a jediná síla vyvíjená v úrovni každé tyče, vyplývající z tahu na pásovitý plošný útvar z nití, zpravidla nepřesahuje 0,5 kgf/cm).

Tlak vyvíjený stlačovacím zařízením zhutňuje pásovitý plošný útvar z nití, přičemž získaná struktura se fixuje ochlazováním, které může být prováděno, alespoň zčásti, současně se stlačováním nebo se rovněž může provádět následně po stlačování za tepla.

Stlačovací zařízení může obsahovat nejméně jeden kalandr, zejména kalandr udržovaný na teplotě nižší, než je teplota tuhnutí hmoty s nižší teplotou tavení (kalandr je například na teplotě od 20 do 150°C) za účelem ztuhnutí.

-10···· ·« • · • · · • · · · ·· ·· ·· ·· • · ♦ • · · · · • · · * ·· ·· • t 99 9 9 9 9

9 99

999 9 ·

9 ·

99

Stlačovací zařízení může také obsahovat více kalandrů, zejména v případě velkých tlouštěk a je-li požadována velmi dobrá rovinnost a/nebo jsou-li požadovány zvýšené rychlosti. Kromě toho zejména v případě, kdy se použijí hmoty s vysokými teplotami tavení nebo mající značnou rychlost krystalizace (například polyestery) a kde je sledována snaha získat plné desky nebo přibližně plné desky, může být žádoucí vyhřívat kalandr (nebo alespoň první kalandr) stlačovacího zařízení na výstupu ze styku s tyčí nebo tyčemi na teplotu vyšší než 75°C a s výhodou vyšší než 100°C a popřípadě i vyšší než 150°C. V tomto případě jsou válce vyhřívaného kalandru s výhodou povlečeny antiadhezivním povlakem na bázi například PTFE a/nebo se odvíjí krycí pás (ze silikonováného papíru nebo ze skleněné textilie s povlakem například PTFE) mezi každým válcem a pásovitý plošný útvar z nití (tento pás může být eventuelně ve formě nekonečného pásu).

Podle provedení vynálezu může stlačovací zařízení rovněž obsahovat pásový lis (opatřeným například ocelovými pásy nebo skleněnou textilii nebo aramidovou textilii (textilií z vláken z aromatického polyamidu nebo polyamidů, dále aramidovou textilii), přičemž skleněná textilie je opatřena povlakem PTFE), obsahující horké pásmo (se zejména jedním nebo dvěma kalandry), následované chladným pásmem (s chladicími prvky ve formě tyčí, desek... a eventuelně s jedním nebo více kalandry). Popřípadě může být stlačovací zařízení takovým lisem přímo tvořeno.

Pro zrychlování svého chlazení může kompozitní pás, získaný na výstupu z uvedeného stlačovacího zařízení, přecházet po chladicím stole, který je eventuelně lehce zak-11φφφφ ·· • φ · f * · • φ · * • φ φ φ • Φ φφ

φ φ φ • φ φ

• Φ φφ ·· φ φ φ φ φ φ φφ • φ φ · φ φ φ φ φφ φφ řivený, za účelem zlepšení kontaktu s pásem. Aby se ještě zlepšilo chlazení a/nebo kontakt, může být stůl přiřazen k lisovacím válcům, s výhodou chlazeným (například cirkulací vody) a/nebo jedné nebo více chlazeným deskám, volně se opírajícím nebo přitlačovanými, a/nebo k jedné nebo více foukacím tryskám vzduchu a/nebo může být pás tažen přítlačnými válci, uloženými na výstupu ze stolu.

Kompozitní pás, po stlačení a chlazení, může být navíjen na trn, jehož průměr je funkcí tloušťky pásu (vytvářená deska tedy odpovídá navíjenému pásu) nebo může být řezán řezacím ústrojím (například nůžkovým zařízením nebo okružní pilou) tak, že se může vytvářet více desek.

Způsob podle vynálezu má řadu variant. Je zejména možné sdružovat více plošných útvarů z nití pro vytváření desek větší tloušťky. Podle provedení vynálezu se kontinuálně zavádí první pásovitý plošný útvar z nití, který obsahuje nejméně dvě hmoty s různými teplotami tavení, do oblasti v níž je zahříván na teplotu ležící mezi uvedenými teplotami tavení a nižší, než je teplota degradace hmoty mající nižší teplotu tavení, přičemž se současně zavádí druhý pásovitý plošný útvar z nití, obsahující nejméně dvě hmoty s různými teplotami tavení, a to do oblasti (obecně druhé oblasti), v níž je zahříván na teplotu ležící mezi uvedenými teplotami tavení a nižší, než je teplota degradace té z hmot druhého pásovitého plošného útvaru, která má nejnižší teplotu tavení, první pásovitý plošný útvar se nechává procházet přes první tyč nebo řadu otáčejících se tyčí, zahřívaných na teplotu, ležící mezi uvedenými teplotami tavení hmot prvního pásovitého plošného útvaru a nižší, než je teplota degradace té z hmot, která má nejnižší teplotu tavení, současně se

-12*··· ··

9 9

9 9

9 9 9

99 nechává přecházet druhý pásovitý plošný pásovitý plošný útvar přes otáčející se druhou tyč nebo řadu tyčí, vyhřívaných na teplotu ležící mezi teplotami tavení hmot druhého pásovitého plošného útvaru a nižší než je teplota degradace té z těchto hmot, která má nejnižší teplotu tavení, a oba plošné útvary se přikládají k sobě, stlačují se na výstupu ze styku s nejméně jednou z tyčí a sestava se chladí pro vytvoření kompozitního pásu, a pás se odebírá ve formě jedné nebo více kompozitních desek.

Toto provedení dovoluje získat desky větší tlouštky. Stejným způsobem je možné podle tlouštky desky, která se má získat, sdružovat více plošných útvarů z nití, přičemž každý pásovitý plošný útvar prochází ohřívací oblastí a po té přes tyč nebo řadu tyčí a pásovité plošné útvary se přikládají k sobě v jedné nebo více fázi na výstupu z jedné nebo více tyčí nebo řady tyčí před stlačením sestavy. Je rovněž možné sdružovat první pásovité plošné útvary, například dva a dva na výstupu ze styku s jejich odpovídajícími tyčemi, přičemž ke konečnému sdružování souboru pásovitých plošných útvarů dochází na výstupu posledního pásovitého plošného útvaru nebo poslední dvojice nebo souboru pásovitých plošných útvarů z dotyku s tyčí nebo tyčemi, přičemž jeden nebo více sdružených pásovitých plošných útvarů se eventuelně stlačuje a/nebo zahřívá před konečným sdružováním. Takový způsob je dále znázorněn zejména na obr.2.

Je rovněž možné před stlačováním sestavy odvíjet jeden nebo více krycích pásů na jeden nebo oba povrchy pásovitého plošného útvaru nebo sdružovaných pásovitých plošných útvarů z nití, před stlačováním sestavy, přičemž tyto krycí pásy ulpívají za tepla na pásovitý plošný útvar

99·· 99 ·· ·· * · • 99 999 999 ·· 9 9 ·999 9 999

999 99 99 999 «

9999 9999 99

-13nebo útvary. Tyto krycí pásy mohou být tvořeny ve stejných nebo odlišných materiálů vzhledem k těm, z nichž jsou tvořeny pásovité plošné útvary z nití. Mohou být kovové, organické atd., přičemž tyto pásy s výhodou mají povlak povahy blízké povaze hmoty mající z pásovitého plošného útvaru nebo útvarů nejnižší teplotu tavení.

Obecně je možné ukládat na povrch pásovitého plošného útvaru nebo útvarů a/nebo zavádět mezi více plošných útvarů jednu nebo více desek nebo sítí nebo jiné rovinné struktury (například nitě, mříže, tkaniny, komůrkové struktury nebo struktury obsahující prvky ve formě prášku nebo kapaliny, pásy, folie nebo desky, mající v podstatě kovovou nebo polymerní nebo minerální povahu, nebo ze dřeva, atd.), kontinuální nebo přetržité, lišící se od plošných útvarů a udělující obzvláštní vlastnosti získaným kompozitním deskám (přídavnou výztuž nitěmi různé povahy, zlepšení mechanických vlastností, ochrana proti elektromagnetickým zářením, zlepšení tepelné nebo zvukové izolace, kompozitní vylehčené struktury, zlepšenou způsobilost pro tváření, zlepšení vzhledu povrchu, atd.....).

Vynález rovněž přináší zařízení pro provádění způsobu, obsahující jedno nebo více přívodních ústrojí nejméně jednoho pásovitého plošného útvaru z nití, nejméně jedno ústrojí pro ohřev pásovitého plošného útvaru, nejméně jednu otáčivou vyhřívanou tyč při průchodu pásovitého plošného útvaru a nejméně jedno nebo ústrojí pro stlačování a eventuelně pro chlazení pásovitého plošného útvaru.

S výhodou jsou uvedená ústrojí vzájemně odlišnými prvky zařízení a zařízení podle vynálezu je tak vytvářeno

-14·«·· ·· ·· ·· 9· ·· ··· · · · · · · · ··· ·♦··· ·· ·· • · · · ···· · · · nejméně čtyřmi odlišnými ústrojími, plnícími každé zvláštní funkci.

Zařízení podle vynálezu může rovněž obsahovat nejméně jedno řezací ústrojí a/nebo nejméně jedno ústrojí pro odebírání kompozitních desek. Může rovněž obsahovat nejméně jedno chladicí ústrojí pásovitého plošného útvaru, odlišného od stlačovacího ústrojí.

Kompozitní desky, získané kombinací způsobu podle vynálezu obsahují nekonečná vlákna vyšší teploty tavení (v podstatě výztužná nekonečná vlákna), vnořená do desky a uložená pro alespoň část z nich ve směru postupu desky při její výrobě a s výhodou rovněž pro druhou část (nebo alespoň část těchto nekonečných vláken) ve směru příčném ke směru postupu. Deska tak obsahuje nejméně jeden soubor nekonečných vláken z hmoty vyšší teploty tavení, uložených přibližně rovnoběžně v prvním směru a eventuelně obsahuje nejméně nejméně jeden druhý soubor nekonečných vláken z hmoty vyšší teploty tavení, uložených v podstatě přibližně rovnoběžně ve druhém směru, přednostně příčném vzhledem k prvnímu směru, přičemž všechna tato nekonečná vlákna jsou vnořena do hmoty o nižší teplotě tavení a mají amplitudu eventuelních zvlnění (nebo výchylek) každého nekonečného vlákna vzhledem k jejich směru nižší než 0,5 mm (ve známých způsobech výroby kompozitních desek může amplituda zvlnění dosáhnout hodnot 2 až 6 mm). Navíc mají plné desky, získané podle vynálezu, podíl prázdných prostorů nižší než 5%.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých

-15• ΦΦΦ ·· φ φ φ • · · • φ φ φ φφ φφ φφ φφ φ · φ φ φφφφ φ · φ φ φφ φφ φ* φφ • φ φ φ • φ φ* φφφφ φ φ φ φ φ · φ * znázorňuje obr.l schéma prvního provedení zařízení pro provádění vynálezu, obr.2 schéma druhého provedení zařízení pro provádění vynálezu, obr.3 schéma třetího provedení zařízení pro provádění vynálezu obr.4 schéma čtvrtého provedení zařízení pro provádění vynálezu, obr.5 schéma pátého provedení zařízení pro provádění vynálezu a obr.6 schéma části zařízení pro provádění vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

V provedení znázorněném na obr.l se tkanina 1 ze skleněných a polypropylenových směsných nití odvíjí z přívodního ústrojí (odvíjecího prostředku) Aj. Tato tkanina přechází na vychylovací válec 2 o průměru od 10 do 20 cm a po té vniká do pece 3 s infračerveným zářením, kde se nekonečná vlákna z polypropylenu v nitru tkaniny taví. Tkanina po té přechází v částečně roztaveném stavu na ocelovou tyč 4 o průměru 1 až 5 cm s povlakem PTFE, přičemž se tato tyč zahřívá nad teplotu tavení polypropylenu a otáčí se ve směru opačném vůči směru pohybu tkaniny se seřizovatelnou rychlostí otáčení.

Tkanina, takto zbavená ohybů současně tyčí a napětím (zejména odvíječím), vyvíjeným na tkaninu a obsahující dobře vzájemně vyřízená skleněná nekonečná vlákna, přechází po té do dvouválcového kalandru 5, jehož válce mají každý průměr 20 až 80 cm a jsou udržovány na teplotě nižší, než je teplota tuhnutí polypropylenu, a vystupuje ve formě kompozitního pásu B, který se chladí na chladicím stole 6. Pro zlepšení kontaktu mezi pásem' a chladicím stolem se pás táhne podávácími válci 7 a přitlačuje se proti stolu pomocí chlazených přítlačných válečků 8.

Pás se po té navíjí na neznázorněný trn nebo se řeže

-16···· ·· • · · • · · • · · · • · · · ·· ·» ·· ·· • · · • · ··· • · · · • · · · ·· ·* ·· ·· • · · · • · ·· • ··· · · • · · ·· ·· na desky řezacím zařízením, například zařízením s okružní pilou, uloženou na sledovacím vozíku.

V tomto provedení vynálezu je rovněž možné odvíjet další tkaniny 9 ze skleněných a polypropylenových směsných nití z druhého přívodního ústrojí A₂, přičemž obě přívodní ústrojí jsou uložena svisle nad sebou a vedle výrobní linky (svislý přívod tkanin dovoluje zabránit jejich průvěsu po jejich ohřevu). Druhá tkanina po přechodu na vychylovací válec 10 vstupuje do druhé pece 11 s infračerveným zářením a po té je vedena na ocelovou tyč 12 s povlakem z PTFE a zahřátou přibližně na stejnou teplotu, jako je teplota výše uvedené první tyče. Tkaniny 1 a 9 se po té současně stlačují kalandrem 5 a vytvářejí pás větší tlouštky, než v případě použití jediné tkaniny.

V tomto provedení je rovněž možné tavením lepit na jednu nebo obě povrchové plochy pásu jednu nebo dvě povrchové folie 13 a/nebo 14.. Je rovněž možné získat tlustší desky tím, že se mezi dvě tkaniny 1 a 9 přivádí deska (například stejné povahy) 15, odebíraná odvíjením z odvíjecího prostředku 16. Povrchy desky 15 jsou před tím zahřátý pecí 17. aby se zajistilo maximální zhutnění sestavy desky a tkanin v kalandru 5.

V provedení znázorněném na obr.2 je nahrazena výše uvedená deska, zaváděná mezi tkaniny, prvním tkaninovým pásem B', získaným sestavováním dvou dalších tkanin, přičemž každá tkanina 18, 19 je odvíjena z přívodního ústrojí Ag, A₄, vedena přes vychylovací válec 20, 21, dále s infračerveným zářením a po té na tyč 24, do pecí 22, 25 podobnou výše popsaným tyčím. Tkaniny se po té současně stlačují ka-

-17landrem 51 za účelem vytvoření výše uvedeného prvního tkaninového pásu. Takové provedení používá dva taviči a kalandrovací moduly.

V provedení znázorněném na obr.3 jsou provedeny následující obměny vzhledem k provedení znázorněnému na obr. 2. Čtyři tkaniny 1, 9, .18, 19 jsou přímo sestavovány v úrovni kalandru 5, kde jsou současně stlačovány, přičemž každá tkanina pochází z odvíjecího prostředku a je před sestavováním zahřáta v peci s infračerveným zářením. Každá tkanina přechází před stlačením v kalandru postupně přes dvě podobné otáčivé a vyhřívané tyče (4, 12, 24, 25, 26, 27, 28, 29) pro lepší odstraňování ohybů, přičemž tyto tyče kromě toho přivádějí tkaniny do úrovně kalandru 5 se zvoleným úhlem a dovolují přímé přikládání k sobě a spojování všech tkanin v úrovni kalandru.

V provedení znázorněném na obr.4 se používá zařízení podobné tomu, jaké je znázorněno na obr.l pro výrobu desek z tkanin ze směsných skleněných a polyethylentereftalátových (PET) nití. V tomto provedení je kalandr 30 tentokrát zahříván a válce kalandru jsou pokryty povlakem z PTFE.

Jestliže polymer ještě ulpívá na válcích kalandru 30, může být účelné současně odvíjet dva krycí pásy 3.1, 32 ze silikonovaného papíru nebo ze sklotextilu, opatřeného například povlakem PTFE. Tyto pásy jsou odebírány z odpovídajících odvíjecích prostředků 33 a 34 a navíjejí se na otáčející se nosiče 35 a 36. Toto uspořádání nezabraňuje přikládání povrchových folií 13., 14. Místo dvou krycích pásů ze skla a PTFE je možné použít dvou nekonečných pásů stejné povahy (nebo z aramidových vláken s PTFE nebo kovových vláken) • · • · ·

-1837 a 38.

V případě velkých tloušťek, je-li požadována velmi dobrá rovinnost, může být důležité nahradit chladicí stůl více kalandry se dvěma válci. V provedení znázorněném na obr.5 je tak nahrazen chladicí stůl zařízení, znázorněného na obr.3, dvěma kalandry 39 a 40♦

Je-li třeba vyhřívat první kalandr 5, je rovněž možné použít dva krycí pásy 41 a 42, které eventuelně také procházejí mezi přídavnými kalandry.

Je rovněž možné nahradit kalandry a popřípadě chladicí stůl pásovým lisem, jaký je znázorněn na obr.6 (zařízení na vstupní straně otočných tyčí, podobné zařízení z obr.5, není znázorněno), přičemž lis má horké pásmo (válce 43, desky 44, 45 a eventuelně kalandr 46) a chladné pásmo (eventuelně kalandr 46 a desky 47 a 48) a pásy 49, 50 ze skleněné textilie (nebo aramidové textilie) s povlakem například PTFE.

Následující příklady znázorňují způsobem, který není vyčerpávající, postup podle vynálezu, jakož i výrobky jím získané.

PŘÍKLAD 1 pro výrobu desky o šířce 1,3 m a tloušťky 1 mm, tvořené 60% hmotnosti skla a 40% polypropylenu, černě zbarveného ve hmotě, se používá zařízení s jediným kalandrem, jaké je popsáno pomocí obr.l (bez prvků 13 až 17) .

Tkaniny o hmotnosti 710 g/m², tvořené nitěmi ze směs• · · · · · • ·

-19• · · · · · • · · · ····

ných filamentových souborů (souborů nekonečných vláken, kabílků, kabelů, rovingů - dále: filamentových souborů ) s jemností 790 tex a obsahem 60 hmotn.% skla a 40 hmotn.% polypropylenu se zahřívají v odpovídajících pecí s podobným výkonem řádově 14 kW. Povrchová teplota tkanin je přibližně 190°C. Tyče pro ostraňování ohybů, p průměru 32 mm, se zahřívají na teplotu 230°C a otáčejí se rychlostí 7 otáček/min (0,7 m.min^-1), působící proti postupu tkanin.

Kalandr o teplotě 40°C, obsahující dva válce o průměru 300 mm, se opírá silou 2600 daN/m o tkaniny. Deska kontinuálně vystupuje rychlostí 1,3 m/min. Může se navíjet na trn o průměru nejméně 160 mm.

Objemový podíl prázdných prostorů v desce je nižší než 5%, což činí tuto desku způsobilou pro tepelné tváření na chladné nebo zahřáté (např. na 80°C) formě s cykly nižšími, než je jedna minuta.

PŘÍKLAD 2

Pro výrobu desek o tlouštce o šířce 1,3 m a tlouštce 2 mm, tvořených 60 hmotn.% skla a 40 hmotn.% polypropylenu černě barveného ve hmotě se použije zařízení z příkladu 1 opatřené třetím odvíječím prostředkem, z něhož se odvíjí deska získaná v příkladě 1 (deska 15 z obr.l).

Dvě tkaniny 710 g/m², podobné těm, jaké jsou použity v příkladě 1, se zahřívají v pecích podobných těm, jaké jsou použity v příkladě 1. Teplota povrchu tkanin je přibližně 210°C. Tyče pro odstraňování ohybů, o průměru 32 mm, se zahřívají na 230°C a otáčejí se rychlostí 7 otáček za minutu, orientovanou v opačném směru vzhledem k postupu tkanin. Jád-20rová deska se zahřívá na teplotu 130°C v peci regulované na přibližně 10 kw.

Na povrchy pásu, získávaného sdružováním tkanin a jádrovou deskou, se lepí dvě černé polypropylenové folie o tlouštce 50 μιη (folie 13., 14 z obr.l).

Kalandr o teplotě 65°C, obsahující dva válce o průměru 300 mm, se opírá z každé strany do uvedeného pásu silou 2600 daN.

Pás, tvořený ze čtyř tkanin a dvou černých folií, vystupuje kontinuálně rychlostí 1,2 m/min. Řeže se napříč pro vytváření desek o délce 2 m.

Objemový podíl prázdných prostorů v získané desce je nižší než 5%.

PŘÍKLAD 3

Pro výrobu desek o šířce 1,5 m a tloušťce 1 mm, tvořených 75 hmotn.% skla a 25 hmotn.% přírodního polypropylenu se používá zařízení z příkladu 1, opatřeného třetím odvíječím prostředkem, z něhož se odvíjí deska o tloušťce 0,4 mm se 75 hmotn.% skla a 25 hmotn.% polypropylenu.

Dvě tkaniny o hmotnosti 560 g/m , sestávající ze směsných filamentových souborů (souborů nekonečných vláken, kabílků, kabelů, rovingů - dále: filamentových souborů) o jemnosti 690 tex ze 75 hmotn.% skla a 25 hmotn.% polypropylenu se zahřívají v pecích podobným pecím z příkladu 1. Teplota povrchu tkanin je přibližně 220°C. Tyče pro odstraňování ohybů o průměru 30 mm se zahřívají na teplotu 230°C • · · · • · « ·

-21a otáčejí se rychlostí 7 otáček za minutu, orientovanou opačně vzhledem k posunu tkanin.

Jádrová deska se zahřívá na 130°C v peci regulované na přibližně 10 kW.

Kalandr o teplotě 34°C, obsahující dva válce o průměru 300 mm se opírá o sestavu silou 3600 daN/m.

Pás tvořený tvořený třemi prvky kontinuálně vystupuje rychlostí 1,2 m/min. Řeže se na desky o délce 1,5 m.

PŘÍKLAD 4

Pro výrobu desek o šířce 1,4 m a tlouštce 1 mm, tvořených z 65 hmotn.% skla a 35 hmotn.% přírodního PET se použije zařízení z přikladu 3. Dvě tkaniny o hmotnosti 660 g/m , sestávající ze směsných filamentových souborů (souborů nekonečných vláken, kabílků, kabelů, rovingů, dále: filamentových souborů) o jemnosti 730 tex ze 65 hmotn.% skla a 35 hmotn.% polypropylenu se zahřívají na teplotu 290°C. Tyče pro odstraňování ohybů o průměru 32 mm se zahřívají na teplotu 290°C a otáčejí se rychlostí 7 otáček za minutu, orientovanou opačně vzhledem k posunu tkanin.

Jádrová deska s obsahem 65% skla a 35% PET se zahřívá na 220°C v peci regulované na přibližně 14 kW.

Kalandr obsahující dva válce o průměru 300 mm, o teplotě 200°C, s povlakem PTFE, se opírá o sestavu silou o velikosti přibližně 3850 daN/m.

Pás tvořený tvořený třemi tkaninami kontinuálně vy• ·

-22• 999 9 9

9 9

9 · • · · · stupuje rychlostí 1 m/min. Řeže se na desky o délce 2,5 m.

PŘÍKLAD 5

Pro výrobu desek o šířce 1,4 m a tlouštce 1 mm, tvořených z 65 hmotn.% skla a 35 hmotn.% přírodního PET se použije zařízení z příkladu 3. Dvě tkaniny o hmotnosti 660 g/m², sestávající ze směsných filamentových souborů (souborů nekonečných vláken, kabílků, kabelů, rovingů - dále: filamentových souborů) o jemnosti 730 tex ze 65 hmotn.% skla a 35 hmotn.% polypropylenu se zahřívají na teplotu 280°C. Tyče pro odstraňování ohybů o průměru 50 mra se zahřívají na teplotu 290°C a otáčejí se rychlostí 0,9 metrů za minutu, orientovanou ve směru posunu tkanin.

Jádrová deska s obsahem 65% skla a 35% PET se zahřívá na 210°C v peci regulované na přibližně 12 kW.

Kalandr obsahující dva ocelové válce o průměru 300 mm, o teplotě 120 až 140°C se opírá o sestavu silou o velikosti přibližně 3850 daN/m.

Pás tvořený tvořený třemi tkaninami kontinuálně vystupuje rychlostí 1 m/min. Navíjí se trn o průměru 300 mm.

Desky tvořené způsobem podle vynálezu jsou zvlášť přizpůsobené pro vytváření výrobků tepelným tvarováním, zejména rovinných výrobků velkých rozměrů nebo výrobků typu skříní, krytů a ochranných plášťů strojů atd.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby kompozitních desek, při kterém se kontinuálně zavádí nejméně jeden pásovitý plošný útvar z nití, který obsahuje nejméně dvě hmoty s různými teplotami tavení, do oblasti v níž je zahříván na teplotu ležící mezi uvedenými teplotami tavení a nižší, než je teplota degradace hmoty mající nejnižší teplotu tavení, přičemž se pásovitý plošný útvar nechá procházet přes nejméně jednu otáčející se tyč, vyhřívanou na teplotu ležící mezi uvedenými teplotami tavení a nižší, než je teplota degradace hmoty mající nejnižší teplotu tavení, pásovitý plošný útvar se na výstupu ze styku s tyčí nebo tyčemi stlačuje a chladí se pro vytvoření kompozitního pásu, a pás se odebírá ve formě jedné nebo více kompozitních desek.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že pásovitý plošný útvar obsahuje nejméně 50 hmotn.% směsných nití.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že směsné nitě jsou převážně tvořeny důkladně vzájemně smíšenými skleněnými nekonečnými vlákny a nekonečnými vlákny z organické termoplastické hmoty.
4. 4. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že pásovitý plošný útvar je ve formě tkaniny nebo tkanin.
5. 5. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že se kontinuálně zavádí nejméně jeden druhý

   -24* * · · • · · • · ♦ · · • * · pásovitý plošný útvar z nití, který obsahuje nejméně dvě hmoty s různými teplotami tavení, do oblasti v níž je zahříván na teplotu ležící mezi uvedenými teplotami tavení a nižší, než je teplota degradace té hmoty z druhého pásovitého plošného útvaru, která má nejnižší teplotu tavení, přičemž se druhý pásovitý plošný útvar nechá procházet přes nejméně jednu otáčející se tyč, vyhřívanou na teplotu ležící mezi uvedenými teplotami tavení druhého pásovitého plošného útvaru a nižší, než je teplota degradace té z hmot, která má nejnižší teplotu tavení, oba pásovité plošné útvary se přikládají k sobě a stlačují současně na výstupu z dotyku s uvedenou nejméně jednou tyčí, a sestava se chladí pro vytváření kompozitního pásu, a pás se odebírá ve formě jedné nebo více kompozitních desek.
6. 6. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 5, vyznačený tím, že se k sobě přikládá a stlačuje současně více útvarů tvořených nejméně jednou tkaninou a/nebo nejméně jedním souborem tkanin a/nebo nebo nejméně jedním pásovitým plošným tvarem z nití a/nebo nejméně jednou mřížkou a/nebo nejméně jednou komůrkovou strukturou a/nebo nejméně jednou deskou a/nebo nejméně jednou folií na výstupu z uvedené nejméně jedné otáčející se tyče.
7. 7. Zařízení pro výrobu nejméně jedné kompozitní desky, obsahující jedno nebo více přívodních ústrojí nejméně jednoho pásovitého plošného útvaru z nití, nejméně jedno ústrojí pro ohřev pásovitého plošného útvaru, nejméně jednu otáčející se tyč, vyhřívanou při průchodu pásovitého plošného útvaru a nejméně jedno ústrojí pro stlačování a eventuelně pro chlazení pásovitého plošného útvaru.

   -25···· *· • ·

   99 99

   9 9 9

   9 9 9 99

   9 9

   9 9 • 9 9

   9 9 99

   9 9

   9 9

   9 9

   9 9
8. 8. Kompozitní deska na bázi nejméně jedné organické termoplastické hmoty a nejméně jedné výztužné hmoty, obsahující nejméně jeden soubor výztužných nekonečných vláken, uložených přibližně rovnoběžně v prvním směru, přičemž tato nekonečná vlákna jsou vnořena do organické hmoty a amplituda zvlnění každého nekonečného vlákna vzhledem k jeho směru je nižší než 0,5 mm.