CZ34772U1 - Kombinované spojení kompozitních dílců - Google Patents

Description

Kombinované spojení kompozitních dílců

Oblast techniky

Technické řešení se týká kombinovaného spojení kompozitních dílců zejména na bázi polymerů vyztužených vlákny.

Dosavadní stav techniky

V současnosti je velký podíl výrobků vyráběný z kompozitních dílců na bázi polymerů vyztužených skelnými, uhlíkovými nebo jinými vlákny. Tyto dílce mohou být vyráběny mnoha způsoby například ruční laminací, lisováním, pultruzí, a podobně, které se liší v některých dílčích parametrech, ale mají společné to, že jejich pevnost v tahu je relativně vysoká, ale pevnost v tlaku, respektive v otlačení je nízká. K jejich spojení se využívá zpravidla lepení nebo mechanické spojení za pomoci šroubových nebo nýtových spojů.

Způsob lepení spočívá v nanesení adhezivní vrstvy na jeden nebo oba lepené povrchy, jejich přesnému sestavení a zafixování ve správné poloze po dobu desítek minut až desítek hodin, přičemž v této době nelze s výrobky manipulovat. Způsob je silně závislý na zručnosti a zkušenosti osoby, která lepení provádí. V principu lze lepidla rozdělit na:

- lepidla tuhnoucí odpařením nebo vsáknutím rozpouštědel nebo tuhnoucí po ochlazení, tento typ působí fýzikálním způsobem a patří sem lepidla rozpouštědlová disperzní nebo roztoková, tavná lepidla nebo lepidla stále lepivá. Vlastnosti lepidla jsou závislé na míře adheze lepidla k lepenému povrchu, zpravidla jsou po celou dobu životnosti pružná a působením rozpouštědel nebo při vyšší teplotě dochází ke ztrátě funkčnosti.

- lepidla reaktivní, vytvářejí pevný spoj chemickou reakcí. Patří sem lepidla tuhnoucí po přidání tvrdidel, zvýšenou teplotou, kontaktem s povrchy, vlivem vlhkosti, vlivem UV záření nebo světlem. Výhodou těchto lepidel je, že vytvářejí velice pevné a tuhé spoje, vytvrzená lepidla nejsou tavitelná a odolávají řadě rozpouštědel. Nevýhodou je často dlouhá doba vytvrzení a často při vyšší teplotě, v některých případech je to zajištění přesného dávkování složek nebo problém s vytvrzením pomocí UV záření nebo vlhkostí v dlouhých úzkých spojích a spárách.

Všeobecně používaný způsob pro tvorbu spojení mezi kompozitními dílci, při vytváření konstrukčních celků je vytvoření mechanického spojení pomocí šroubování nebo nýtování. Spojení kompozitních dílců může být doplněno styčníkovými prvky, například styčníkovou příložkou, rovněž na bázi kompozitních dílců nebo dílců na bázi oceli. Výhodou tohoto způsobu je, že je rychlá a snadno proveditelná. Nevýhodou je, že každý ze spojů má jistou vůli, která se navíc zvyšuje zatlačením spojovacího prvku, například závitu šroubu do kompozitu. V konečném důsledku j sou takové konstrukce málo tuhé a pevné a nej sou v plné míře využity j ej ich vlastnosti, čímž se zhoršuje poměr cena/výkon.

Podstata technického řešení

Nedostatky známých způsobů spojování kompozitních dílců odstraňuje kombinované spojení kompozitních dílců zejména na bázi polymerů vyztužených vlákny, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá zejména v tom, že mezi mechanicky spojovanými povrchy kompozitních dílců je umístěna adhezní vložka. Takto vytvořené kombinované spojení s adhezní vložkou nezpomaluje montážní práce.

Je nezbytné, aby adhezní vložka byla tvořena adhezivem.

- 1 CZ 34772 UI

Je vhodné, aby byla adhezní vložka z adheziva ve formě folie.

Je výhodné, když adhezní vložka sestává z textilního nosiče opatřeného adhezivem, protože umožňuje snadnou manipulaci a vhodnější rozprostření po sledovaném povrchu a je také vhodné, že utahováním mechanicky spojovatelných kompozitních dílců se při utahování mechanického spojení vyplní všechny dutiny a vůle mezi lepenými plochami.

Pro zlepšení nanesení adheziva je vhodné, aby adhezní vložka sestávala z adheziva ve formě folie nebo sestávala z adheziva naneseného na textilním nosiči tvořeným skelnou nebo polyesterovou tkanou nebo netkanou textilií.

Pro vytvoření rovnoměrné a kompaktní adhezní vrstvy se jeví výhodné, když adhezivem je prosycen textilní nosič.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže objasněno s použitím výkresů, na kterých je na obr. ΙΑ, 1B znázorněno mechanické spojení v rozloženém a složeném stavu s adhezní vložkou tvořenou adhezivem, na obr. 2 znázorněno mechanické spojení se styčníkovými prvky ve složeném stavu, na obr. 3A, 3B alternativní mechanické spojení v rozloženém a složeném stavu, na obr. 3C adhezní vložka vytvořená z adheziva ve formě folie a na obr. 4A, 4B alternativní mechanické spojení v rozloženém a složeném stavu, na obr. 4C adhezní vložka tvořená z adheziva a textilního nosiče.

Příklady uskutečnění technického řešení

V kompozitních dílcích 1 se na příslušných místech podle geometrického uspořádání mechanického spojení vyvrtají otvory pro šrouby nebo nýty. Povrch kompozitních dílců 1 se očistí a odmastí za pomocí běžně používaných prostředků. V závislosti na tvaru a velikosti spojení se předpřipraví adhezní vložka 3 podle níže uvedených příkladných provedeních. Adhezní vložka 3 se buď volně nanáší jako adhezivo 31 v libovolné podobě nebo je průmyslově předpřipravena ve formě adheziva 31 ve formě folie 32 nebo je předpřipraveno ve formě adheziva 31 naneseného na textilním nosiči 33.

V prvním příkladném provedení technického řešení podle užitného vzoru vyobrazeném na obr. 1 A, IB a 2 je vytvořeno kombinované lepené a šroubované nebo nýtované spojení za účelem spojení dvou nebo více kompozitních dílců 1. Skládá se z kompozičních dílců 1 a spojovacích prvků, kterými jsou šrouby 2 s maticemi nebo nýty. Spojované vzájemné povrchy podle obr. 1 jsou opatřeny adhezní vložkou 3 tvořenou adhezivem 31 Mechanické spojení podle obr. 2 může být doplněno styčníkovými prvky 4, například styčníkovou příložkou, rovněž na bázi kompozitních dílců nebo prvků na bázi oceli. Mechanické sestavení spojení je provedeno pomocí šroubového nebo nýtového spoje, který zajistí dostatečný vzájemný přítlak lepených ploch, zároveň zajistí dostatečnou tuhost spoje během fáze vytvrzování adheziva 31.

Tato sestava sice vytváří kombinované spojení, ale ve fázi nanášení adheziva na povrch stykovaných dílců dochází k provedení nerovnoměrné tloušťky adhezní vložky 3 a ve fázi přitlačení spojovaných ploch pomocí šroubového nebo nýtového spoje dochází k nerovnoměrnému rozprostření adheziva 31.

V druhém příkladném provedení technického řešení podle užitného vzoru vyobrazeném na obr. 2 a 3A, 3B jsou výše uvedené nedostatky kombinovaných spojení kompozitních dílců 1 využívaných při tvorbě sestav konstrukčních dílců pomocí šroubů 2 nebo nýtů a případně styčníkovými prvky 4, například styčníkovou příložkou, rovněž na bázi kompozitních dílců nebo prvků na bázi oceli,

- 2 CZ 34772 UI zcela nebo částečně eliminovány použitím adhezní vložky 3, která je vložena mezi dva spojované povrchy, přičemž adhezní vložka 3 podle obr. 3C je tvořena adhezivem 31 ve formě folie 32. Mechanické sestavení spojení je provedeno pomocí šroubového nebo nýtového spoje, který zajistí dostatečný vzájemný přítlak lepených ploch, zároveň zajistí dostatečnou tuhost spojení během fáze vytvrzování adhezní vložky 3.

Kombinované spojení vytvořené za pomocí adhezní vložky 3 z adheziva ve formě folie 32 zjednodušuje a zrychluje aplikaci adheziva 31 na styčné plochy spojovaných prvků a zajišťuje rovnoměrnou tloušťku a plošnou distribuci adheziva 31 v ploše styku.

Ve třetím příkladném provedení technického řešení podle užitného vzoru vyobrazeném na obr. 2 a4A, 4B jsou výše uvedené nedostatky kombinovaných spojení kompozitních prvků 1 využívaných při tvorbě sestav konstrukčních prvků pomocí šroubů 2 nebo nýtů a případně styčníkovými prvky 4, například styčníkovou příložkou, rovněž na bázi kompozitních dílců nebo prvků na bázi oceli zcela nebo částečně eliminovány použitím aplikační vložky 3, která je vložena mezi dva spojované povrchy, přičemž adhezní vložka 3 podle obr. 4C je tvořena adhezivem 31 naneseným na textilním nosiči 33, přičemž textilní nosič 33 je tvořen skelnou nebo polyesterovou tkanou nebo netkanou textilií, přičemž adhezivum 31 je na textilní nosič 33 neneseno nebo jím je prosyceno. Mechanické sestavení spojení je provedeno pomocí šroubového nebo nýtového spoje, který zajistí dostatečný vzájemný přítlak lepených ploch, zároveň zajistí dostatečnou tuhost spoje během fáze vytvrzování adhezní vložky 3.

Kombinované spojení vytvořené za pomocí adhezní vložky 3 z textilního nosiče 33 a adheziva 31 zjednodušuje a zrychluje aplikaci adheziva 31 na styčné plochy spojovaných prvků, zajišťuje rovnoměrnou tloušťku a plošnou distribuci adheziva 31 v ploše styku a zároveň kombinovaná spojení vykazují menší rozptyl geometrických a mechanických vlastností. Kombinované spojení vytvořené za pomocí adhezní vložky 3 vykazuje vyšší kvalitu ve srovnání s kombinovaným spojem prováděným bez aplikační vložky, výsledné vlastnosti jsou konzistentní.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení umožňuje vytvářet tuhé kompozitní konstrukce např. z kompozitních pultrudovaných konstrukčních profilů a/nebo lisovaných dílců, jejichž využití je výhodné zejména v konstrukcích vystavených silnému koroznímu působení, např. v chemickém průmyslu, čistírnách odpadních vod apod, a zároveň je konstrukce vystavena statickému nebo dynamickému namáhání. Kombinované lepené a šroubované spojení umožňuje projektovat kompozitní konstrukce nových typů, jež by za pomocí čistě šroubovaných spojení nebylo možné konstruovat.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kombinované spojení kompozitních dílců zejména na bázi polymerů vyztužených vlákny, vyznačující se tím, že mezi mechanicky spojovanými povrchy kompozitních dílců (1) je umístěna adhezní vložka (3).
2. 2. Kombinované spojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že adhezní vložka (3) je tvořena adhezivem (31).
3. 3. Kombinované spojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že adhezní vložka (3) sestává z adheziva (31) ve formě folie (32).
4. 4. Kombinované spojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že adhezní vložka (3) sestává z textilního nosiče (33) opatřeného adhezivem (31).
5. 5. Kombinované spojení podle nároku 4, vyznačující setím, že textilní nosič (33) je skelná nebo polyesterová tkaná nebo netkaná textilie.
6. 6. Kombinované spojení podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že adhezivum (31) je naneseno na textilním nosiči (33).
7. 7. Kombinované spojení podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že adhezivem (31) je prosycen textilní nosič (33).