DK166264B - Fremgangsmaade ved fremstilling af letvaegts-strukturprofiler - Google Patents

Description

DK 166264 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde ved fremstilling af letvægts-strukturprofiler, som angivet i indledningen til patentkrav 1. En sådan teknik kendes fra GB-A-2.028.406. Sådanne letvægts-strukturprofiler finder 5 anvendelse eksempelvis inden for bygge- og snedkerindustrien til erstatning for elementer af træ, eksempelvis ved konstruktion af vin-due- og dørrammer, gulvplader, gulvbjælker, tagbjælker og andre byggeelementer.

Den internationale patentansøgning nr. WIPO 10 81/00588 beskriver en fremgangsmåde ved fremstilling af vindue- og dørrammer ud fra ekstruderede plastprofiler med kerne, hvori kernematerialet kan være højkvalitetsfinertræ eller andet passende materiale (f.eks. fibrøst, cementbundet materiale, såsom cementbundne spåner eller 15 cementbundne glasfibre) forsynet med en beklædning af plastmateriale, f.eks. polyvinylchlorid.

For sådanne rammer er det påkrævet, at kernematerialet i høj grad udviser dimensions- og formstabilitet og har en passende styrke til at kunne modstå de påvirk-20 ninger, rammerne udsættes for under forskellige klimatiske forhold. Som erstatning for træ kan det ydermere være ønskeligt, at kernematerialet udviser gode egenskaber med hensyn til fastholdelse af skruer.

Fra beskrivelsen til GB-patent nr. B 2.028.406 25 kender man en fremgangsmåde ved fremstilling af en ekstruderet konstruktionsstrimmel, der er velegnet til brug ved fremstillingen af f.eks. vinduerammer, og som omfatter et rørprofil af varmesmelteligt plastmateriale (nemlig PVC) fyldt med en matrix af methylmethacrylat 30 med hule kugler af silikat som fyldmateriale. Som beskrevet kan konstruktionsstrimlen i matrixen indbefatte et antal filamenter (nemlig glastaver), der strækker sig på langs med strimlen og tjener til forstærkning. Ved fremstillingen af strimlen ekstruderes den plastbeklæd-35 ning, der udgør det hule profil ved hjælp af en første ekstruder, hvorpå beklædningen påfyldes ved ekstrusion i 2

DK 166264B

en anden ekstruder, idet plastmatrixen af methylmetha-crylat iblandet kugler af silikat i kold tilstand ekstruderes i den tomme beklædning, medens denne stadigvæk er varm. Glastaverne trækkes inden i matrixen under den-5 nes ekstrudering, ved hjælp af ikke viste midler. Matrixhærdningen finder sted, medens strimlen føres igennem et kalibreringsrør af væsentlig længde. Det er klart, at matrixen skal indeholde en relativ høj proportion af harpiks (methylmethacrylat), der giver matrixen 1 o mulighed for under tryk frit at flyde ud til påfyldning af den hule beklædning.

Den internationale patentansøgning nr. WIPO 82/03243 beskriver en fremgangsmåde ved fremstilling af et lignende strukturprofil, hvori: i) en kerne af 15 umættet polyesterharpiks indbefattende et fyldmateriale af silikat og et yderligere fyldmateriale af mineral, i omhyggelig sammenblandet og tæt sammenpresset form, ekstruderes gennem et værktøj, ii) en beklædning af plastmateriale ekstruderes rundt om kernen, og iii) den med .

20 beklædning forsynede kerne bringes til at hærde ved varmebehandling, således at der opnås hærdning af kernen og tværbinding mellem kernen og beklædningen. Det til denne fremgangsmåde fortrukne silikat-fyldmateriale er i form af hule letvægts-mikrokugler, medens plastbeklædningen 25 fortrinsvis består af akrylat.

I henhold til den fremgangsmåde, der er beskrevet i ansøgningen nr. WIPO 82/03243, skulle en meget tæt sammenpakning af de udvalgte fyldmaterialer kunne opnås med en heraf følgende væsentlig reduktion i den fornødne 30 mængde af harpiks. Imidlertid kan en yderligere reduktion af harpiksmængden være ønskelig.

Formålet med opfindelsen er at give anvisning på en fremgangsmåde ved hvilken der i en kontinuert proces kan fremstilles strukturprofiler, hvori fyldmaterialet 35 er tæt sammenpresset og mængden af bindeharpiks yderligere reduceret.

3

DK 166264 B

Ifølge opfindelsen er en fremgangsmåde af den indledningsvis angivne art ejendommelig ved, at der foretages pakning af løst partikelformet fyldmateriale i formningsværktøjet under påtrykkelse af vakuum og frem-5 føring af det pakkede fyldmateriale igennem værktøjet under trækpåvirkning, og at det sammenpressede materiale bindes af en bindeharpiks, medens det under dannelse af kernen føres frem igennem værktøjet.

En sådan teknik med sammenpresning under vakuum 10 giver mulighed for opnåelse af en særlig høj grad af sammenpresning under anvendelse af et primært, relativt groft fyldmateriale (eksempelvis prills af ekspanderet, lagdelt mineral) og et yderligere, relativt fint, frit-strømmende fyldmateriale (eksempelvis hule mikrokugler 15 af silikat), idet det yderligere fyldmateriale suges separat ind for at optage mellemrummene i det tidligere sammenpressede primære fyldmateriale.

For at muliggøre påtrykkelse af vakuum kan værktøjets vægge være udformede med luftpassager fra det 20 indre af værktøjet. Disse luftpassager kan føre til én eller flere manifold'er, hvori der opretholdes et undertryk, således at en strøm af luft eller anden gas indsuges i værktøjet, hvorved fyldmaterialet følgeligt suges ind i værktøjet og presses sammen. Et passende 25 filterarrangement kan forhindre partiklerne af fyldmaterialet i at trænge ind i kanalerne i værktøjets vægge, hvor de kunne lukke kanalerne til.

For visse produkter kan det være ønskeligt at anvende et fyldmateriale med højere specifik massefylde 30 ind imod ydersiden af kernen ind i dens midte. Dette kan opnås ved først at foretage sammenpresning af det tungeste fyldmateriale mod væggene i værktøjet under vakuumpåvirkning, hvorefter det lettere materiale ligeledes ved hjælp af vakuum presses sammen i midten.

35 Efter den oprindelige sammenpresning ved hjælp ag påtrykt vakuum bringes det sammenpressede fyldmateriale 4

DK 166264B

til hensigtsmæssigt at bevæge sig igennem en konvergerende del af formningsværktøjet med henblik på yderligere konsolidering af det sammenpressede fyldmateriale. Indføringen af bindeharpiks i det sammenpressede fyldma-5 teriale finder fortrinsvis sted, medens fyldmaterialet føres igennem den konvergerende del.

Fremstillingsmetoden kan hensigtsmæssigt anvende en pultrusionsproces af samme art som beskrevet i GB-patent nr. A 2.143.768. Det vil sige, at taver af glas-10 fibre eller andet materiale kan bringes til at ligge mellem yderfladerne på et legeme af sammenpresset fyldmateriale og væggene i værktøjet, idet disse taver sammen med det sammenpressede fyldmateriale trækkes igennem værktøjet, efterhånden som profilet formes. Brugen af 15 sådanne taver af glasfibre har den særlige fordel, at processen gøres nemmere, at modtrykket i værktøjet holdes på en lavere værdi, hvorved slitagen i apparatet nedsættes, og at brud af fyldmaterialet ved knusning og under alt for stort tryk minimeres. Fibrene kan danne en 20 komplet harpiksbundet beklædning om kernen. Om ønsket kan en plastbeklædning påføres yderfladen på den fiberbeklædte kerne, jf. GB-patentskrift nr. A 2.143.768, selv om det med passende harpikser og pigmenter kan være overflødigt at udforme det færdige profil med en helt 25 tilfredsstillende yderflade.

Det kan være en fordel, at i det mindste overfladen på fyldmaterialet har en høj temperatur, når bindeharpiksen indføres.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende 30 under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser pakningssektionen i en pultrusionsmaskine til fremstilling af profiler ved pultrusion, fig. 2 et tværsnit i snitplanet II-II i fig. 1, og 35 fig. 3 et skematisk billede af hele maskinen.

Ved fremstillingen af letvægtsprofiler med en kerne af tæt sammenpakket, harpiksbundet, partikelformet 5

DK 166264B

materiale i en beklædning af harpiksbundne forstærkningsfibre forsynes et formningsværktøj 10 kontinuerligt med forstærkningsfibre i form af glastaver 12, der fra den ene ende fyldes med løst partikelmateriale gen-5 nem materialetilførselsmidler, der omfatter et rør 14, hvilket foregår, medens taverne vedvarende trækkes igennem værktøjet i den ved pilen E i fig. 1 viste retning. Et eksempel på fremstilingen af profiler med kerne indhyllet i en beklædning af fibre ved en sådan pultru-10 sionsmetode kendes fra patentskrift GB-A-2.143.768.

Den ene ende 16 af røret 14 er indskudt i indgangen 18 til værktøjet 10 og har en form svarende til den indre form af værktøjet i det pågældende område, således at der rundt om enden af røret efterla-15 des et passende mellemrum med henblik styrbar'indføring af glastaverne 12 til inderfladerne i værktøjshulrummet 20. Disse glastaver tilføres kontinuert fra forrådsspoler 21 (fig. 3) og bringes til at danne en i hovedsagen jævn foring af inderfladen i værktøjshulrummet 20.

20 Et i hovedsagen rundtgående net af kanaler i form af små radiale huller 22 i væggene 24 af værktøjet 10 forbinder hulrummet 20 med manifold'er 26, hvori der er tilvejebragt undertryk ved hjælp af en vakuumpumpe 27, således at der suges luft fra disse mani-25 fold'er, hvorved lufttrykket i hulrummet reduceres. På denne måde kan det partikelformede fyldmateriale, der fra forsyningsmidlerne gennem røret 14 tilføres værktø jshulrummet, suges ind til pakningsområdet 28 i hulrummet (dvs. inden for nettet af kanaler), således at 30 fyldmaterialet opsamles inden for beklædningen af glastaver 12 i dette område. Beklædningen af taver virker selv til en vis grad som filter og forhindrer partiklerne i at trænge ind i kanalerne 22 og tilstoppe disse kanaler, men der kan findes yderligere på tegningen ikke 35 viste filtermidler, der spærrer vejen for de fine partikler af fyldmateriale.

6

DK 166264B

I den i fig. 1 og 2 viste konstruktion findes der et rør 30, der tjener til tilførsel af harpiks, og som strækker sig langs aksen gennem røret 14 og værktøjshulrummet 20 i hovedsagen frem til grænsen af pak-5 ningsområdet 28, dvs. frem til grænsen, eller lidt efter denne, af den del af værktøjet 10, der er udformet med kanalerne 22. Alternativt kan harpiksen som vist i fig. 3 indføres gennem værktøjets væg frem til en fødekanal 33, der i denne væg danner en kanal rundt om 10 hulrummet.

Ved begyndelsen af operationen er der anbragt en prop 32 (fig. 1) i værktøjshulrummet 20 umiddelbart efter pakningsområdet 28. Proppen 32 har samme form som den indre form i værktøjet i det pågældende område, 15 således at der efterlades et passende mellemrum for at holde giastaverne 12 liggende an mod inderfladen i værktøjet. Proppen virker faktisk som en hjælpekerne, der sammen med beklædningen af taver rundt om proppen lukker værktøjet til, hvorved fyldmaterialet i den ind-20 ledende fase kan presses sammen under vakuumpåvirkningen. Efter denne sammenpresning af fyldmaterialet under vakuumpåvirkningen i området 28 kan en kontinuert fremstilling af profilet nu påbegyndes ved forskydning af proppen 32 fremad. Proppen består af sammentrykke-25 ligt skummateriale, som giver mulighed for at trække proppen gennem det konvergerende værktøj. Proppen trækkes fra værktøjet på samme måde som profilet senere bliver trukket igennem og fra værktøjet, dvs. ved påtryk-kelse af en trækkraft på de af proppen/kernen medbragte 30 glastaver 12 i disses fremføringsretning (på samme måde som beskrevet i ovennævnte GB-patent nr. A 2.143.768. Der tilføres flydende harpiks gennem føderø-rene 30 eller 31, hvilken harpiks gennemvæder det sammenpressede fyldmateriale og glastaverne 12 og bringes 35 derefter til at hærde med henblik på opnåelse af et ekstruderet emne af forudbestemt tværsnitsform med beklædning og harpiksbundet fyldmateriale.

7

DK 166264 B

Umiddelbart efter pakningsområdet 28 findes der i værktøjet 10 et sammenpresningsområde 34 med konvergerende værktøjsvægge til sammenpresning og yderligere konsolidering af kernen, medens denne føres over til 5 værktøjets sidste formningsområde 36.

Som det fremgår af fig. 3 omfatter fødemidlerne til tilførsel af partikelformet materiale til værktøjet 10 to fødetragte 38 og 40, der fører til føderøret 14. Hver fødetragt er udstyret med en ventil, hvorved 10 givne mængder af fyldmaterialerne efter behov afleveres til røret 14. Under drifter suger vakuumpumpen 27 en luftstrøm igennem røret 14, og varmelegemer 42 i indgangen til røret giver mulighed for om nødvendigt at opvarme luften. Harpiksen tilføres føderørene 30 eller 15 31 gennem en pumpe 44. Harpiks tilførslen kan styres ved overvågning af trykket i føderøret. Profiltrækningsmidler 46 af i og for sig kendt art ved pultrusionsteknikken tjener til kontinuert trækning af glastaverne 12 (og profilkernen) gennem værktøjet 10.

20 Hovedbestanddelen i det partikelformede fyldma teriale er ekspanderede, lagdelte mineraler i form af grove partikler. Egnede "prills" af ekspanderet ler (korte ekstruderede strenge) kendes under betegnelsen "K4 Inorganic Foam", der i Storbritannien sælges af 25 Imperial Chemical Industries PLC. Disse "prills" kan eksempelvis have en længde på ca. 5 mm i gennemsnit, en diameter på ca. 2 mm og en specifik gravitet, der valgfrit kan ligge inden for et så bredt område som fra 0,1 til 0,6, delvis på grund af, at proportionen (i vægtpro-30 cent) af fyldmateriale i det harpiksbundne produkt kan variere fra f.eks. 25 til 80 % (også afhængigt af typen af anvendt harpiks).

Medens det partikelformede, opskummede, lagdelte mineral alene kan udgøre fyldmaterialet, foretrækker man 35 sædvanligvis, at inkorporere et andet passende sekundært fyldmateriale. Dette tilsatte fyldmateriale bør have

DK 166264B

8 relativt fine partikler, og for en effektiv sammenblanding ved vakuumpakningsteknikken bør det være en frit-flydende materiale. Et foretrukket sekundært fyldmateriale består (i det mindste som hovedbestanddel) af 5 silikatmateriale i form af hule mikrokugler. Et sådant materiale er velkendt som. fyldmateriale og er tilgængeligt i handelen enten i form af genvundet materiale fra kraftstationers affald eller som fremstillet "glasboble"-fyldmateriale.

10 Til fyldmaterialerne af opskummet ler og silikat- partikler kan der også tilføjes hakkede strenge af glas.

Med den ovenfor beskrevne teknik til sammenpakning under vakuumpåvirkning indføres det primære og det sekundære fyldmateriale separat i givne mængder i værk-15 tøjet. En første fødetragt 38 bruges til tilførsel af det primære fyldmateriale (de nævnte "prills") og en anden fødetragt 40 bruges til tilførsel af det sekundære fyldmateriale (mikrokugierne), idet hver skiftevis tilføres givne portioner af de to fyldmaterialer. I over-20 ensstemmelse hermed frigøres først en portion af primært fyldmateriale fra den første fødetragt 38, og vakuumpåvirkningen suger dette fyldmateriale ind i værktøjets pakningsområde 28. Derefter frigøres der fra den anden fødetragt 40 en portion af sekundært fyldmateriale, 25 der suges ind i paknings området 28 og ind i mellemrummene i den "pakkede" portion af primært fyldmateriale. Derefter kan der fra den første fødetragt 38 på et passende tidspunkt frigøres endnu en given portion af primært fyldmateriale, ud fra den betragtning, at 30 formningen foregår kontinuert, og at glastaverne 12 kontinuert trækkes igennem værktøjet 10 ved hjælp af profiltrækingsmidlerne 46.

En yderligere konsolidering af den ved vakuumpåvirkning frembragte påfyldning med primært og sekundært 35 fyldmateriale foregår, medens kernematerialet føres videre igennem sammenpresningsområdet 34 i værktøjet

Claims (11)

1. Fremgangsmåde ved fremstilling af letvægts strukturprofiler, hvori der dannes en kerne af tæt sam- DK 166264 B 10 menpresset og bundet, partikelformet fyldmateriale ved passage gennem et formningsværktøj, kendetegnet ved, at der foretages pakning af løst partikelformet fyldmateriale i formningsværktøjet under påtrykkelse 5 af vakuum og fremføring af det pakkede fyldmateriale igennem værktøjet under trækpåvirkning, og det sammenpressede materiale sammenbindes af en bindeharpiks, medens det under dannelse af kernen føres frem igennem værktøj et.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg net ved, at bindeharpiksen bringes til at gennemvæde det sammenpressede fyldmateriale, efter at dette materiale er blevet presset sammen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendeteg- 15 net ved, at harpiksen indføres i det sammenpressede fyldmateriale, når dette materiale har en høj overfladetemperatur .

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 og 3, kendetegnet ved, at fyldmaterialet, efter den op- 20 rindelige sammenpresning ved hjælp af påtrykt vakuum føres igennem en konvergerende del af værktøjet med henblik på yderligere konsolidering af fyldmaterialet.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at bindeharpiksen bringes til at gennemvæde 25 det sammenpressede fyldmateriale, medens dette materiale føres igennem den konvergerende del af værktøjet, hvorefter harpiksen bringes til at hærde eller størkne.

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-5, kendetegnet ved, at der under påtrykt vakuum 30 indføres et primært fyldmateriale og et yderligere fyldmateriale separat i værktøjet, idet det yderligere fyldmateriale er et findelt, fritstrømmende fyldmateriale, som bringes til at optage mellemrummene i det sammenpressede primære fyldmateriale.

7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-5, kendetegnet ved, at fyldmaterialet udgøres af opskummet, lagdelt mineral i form af grove partikler. 11 DK 166264B

8. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at det primære fyldmateriale består af opskummet, lagdelt mineral i form af grove partikler, og at det yderligere fyldmateriale består af silikatmate- 5 riale i form af bule mikrokugler.

9. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-8. kendetegnet ved, at fyldmaterialet pakkes ind i en beklædning af forstærkningsfibre i det indre af ekstruderværktøjet, idet beklædningen og det sammenpres- 10 sede materiale tilsammen trækkes igennem værktøjet.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at forstærkningsfibrene består af glas.

10. Med det i fig. 3 viste arrangement til tilførsel af harpiks indføres bindeharpiksen gennem føderøret 31 kort efter enden af sammenpresningsområdet i værktøjet. Harpiksen, der gennem det i fig. 1 og 2 viste rør 30 5 indføres centralt i fyldmaterialet eller tilføres perifert gennem røret 31, trænger ind i de resterende mellemrum i det sammenpressede fyldmateriale og mellem taverne 12's glasfibre på grund af kapillaritet og på grund af den trykforøgelse, der forekommer efterhånden 10 som materialet føres igennem værktøjet. Der er opnået hensigtsmæssige resultater med en ikke-opskummende fenolharpiks af den art, der i handelen kendes under betegnelsen Cellobond J25/425L fra BP Chemicals med Phen-cat 10 som katalysator. Når man anvender denne form for 15 harpiks med katalysatormængde på ca. 5%, kan varmelegemerne 42 typisk anvendes til opnåelse af en overfladetemperatur i det opskummede ler-fyldmateriale på ca. 70°C, når harpiksen (dvs. harpiks blandet med katalysator) indføres, idet selve værktøjet 10 har en tempera-20 tur i området optil ikke mere end 90°C ved indgangen og ca. 130°C imod udgangsenden. I det færdigfremstillede profil, kan mængden af de enkelte bestanddele angivet i volumenprocent ligge inden for følgende grænser;

25 Primært fyldmateriale: korte strenge af opskum- met, lagdelt mineral: 50-60% tilsat fyldmateriale: hule silikatpartikler: 28-32,5% harpiks: 12-17,5%.

30 Den færdige beklædning kan typisk have en tyk kelse på 0,5 til 0,75 mm.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 9 eller 10, k e n - 15 detegnet ved, at bindeharpiksen bringes til også at gennemvæde beklædningen af fibre. 20