HU176624B - Method for producing lamina structure with or without stiffening from thermosetting resin in low-pressure chamber - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás merevítéssel ellátott vagy merevítés nélküli, hőre keményedő gyantából álló rétegszerkezet előállítására, előnyösen üvegszálmerevítéssel ellátott poliészterből, mely eljárás során a szintetikus gyantából és a merevítő szálakból lemezalakú rétegeket készítünk (amennyiben merevítő szálat egyáltalán alkalmazunk), s ezt a műveletet úgy végezzük el, hogy a merevítő szálakat tartalmazó gyantát egy öntőforma falára visszük szóróberendezés segítségével. Lemezeit üvegszálmerevítésű poliésztert ezidőszerint atmoszferikus nyomás alatti szórással alakítanak megfelelő formájú testekké. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő eljárás újdonsága abban van, hogy a szórást szabályozott vákuum alatt előnyösen automatikus berendezés segítségével hajtjuk végre.

A szórással végzett alakítási műveletnek atmoszferikus környezetben történő végrehajtása azt a problémát vonja maga után, hogy a lemezeit rétegek közé jelentős levegőmennyiség jut. Ennek következtében tetemes manuális munkára van szükség ahhoz, hogy a rétegszerkezet homogenitását biztosítani lehessen. Ennek ellenére még mindig tetemes levegőmennyiség marad az eddig alkalmazott eljárással kialakított rétegek között, aminek következtében a lemezek közé nedvesség kerül, s ezáltal a produktum kémiai és mechanikai tulajdonságai romlanak.

A szórás útján felhordott anyagréteg-kialakítás manapság általában az ón. „gél coat” eljárás szerint történik. Ebben az esetben annak van nagy jelentősége, hogy a külső borításon belül nincs levegőzárvány, ennélfogva nedvesség & piszok nem hatolhat be, tehát a kémiai és mechanikai tulajdonságok nem romlanak.

A kész produktum homogenitásának biztosítása végett eddig alkalmazott hengerlés — amely arra szolgál, hogy a levegőzárványokat eltüntessék időtemésztő és a kellő eredményt nem biztosító munka. A késztermék ugyanis egyenetlenné válik, s a legtöbb esetben nem versenyképes a fából, vagy fémből készült termékekkel. Ezidőszerint a lemezeit rétegszerkezetet egy fémhengerrel hengerlik. Ezzel igyekeznek a tennék homogenitását biztosítani. Hátránya az, hogy az üvegszálak mechanikai feszültség alá kerülnek, hengerlés alatt meghajlanak vagy eltörnek. Ennek eredménye az, hogy a rétegszerkezet mechanikai tulajdonságai csökkennek. Sőt, észrevehető az is, hogy az intenzív hengerlésnek kitett üvegszálak a rétegszerkezet alsó tartományában „kimigrálnak”, míg a rétegszerkezet felső tartományában — ahol a lemezek rétegvastagsága megközelítően a teljes rétegszerkezet vastagságának 20—25%-át teszi ki, a poliészter feldúsul, azaz kevesebb merevítő üvegszál lesz benne. Ez természetesen nem kívánatos, mivel a felületi réteg mechanikai tulajdonságai ezáltal romlanak.

Annak érdekében, hogy az időtrabló hengerlési művelet idejét lerövidítsék, az ipar ezt a műveletet meglehetősen felületesen kezeli. Sok esetben például 3 és 4 milliméter vastagságú további rétegeket visznek fel az egyes hengerlési műveletek között (egyébként 1—2 mm rétegvastagság az ajánlott).

Az ismert gyártási eljárás alkalmazása esetén a levegőellenállás és a levegőzárványok „vándorlása” következtében a merevítő üvegszálak könnyen kidudorodnak. Ennek eredménye az, hogy a rétegszerkezet helyenként felenged, ezáltal kisebb lesz a termék nyújtó és hajlítószilárdsága. Ez olyan általános probléma, amellyel ezidőszerint a legtöbb gyártóműnek az alkalmazott technológiánál számot kell vetnie.

A fentiekben röviden vázolt jelenségek, melyek a levegő behatolásának tud-hatók be, nem teszik lehetővé azt, hogy bonyolult álakzatú termékeket lehessen szórás útján előállítani. Ilyenek lehetnek az olyan termékek, amelyek sarkos vagy kihangsúlyozott élkiképzésűek. A gyártás sem a gél coat-módszerrel, sem az üvegszál merevítésű poliészter-réteg kialakításával nem vihető keresztül. Ezekben az esetekben a gél coat-ot kézi munkával kell felhordani és a rétegszerkezetet is kézzel kell kialakítani. Mindezek a technológiák egyrészt a munkát megnyújtják, másrészt igen költségesek.

Mint fentebb már említettük az üvegszál merevítésű poliészter-réteg szórás útján történő kialakítása — akár automatagép segítségével, akár anélkül történik a technológiai folyamat — parciális vákuum alkalmazása nélkül jelentős hátrányokat rejt magában és a termelékenységet csökkenti. Ezeket a hátrányokat a találmány szerinti megoldás segítségével sikerült kiküszöbölni. A megoldás abban áll, hogy a termék előállítását egy olyan zárt térben (kamrában) végezzük, amelyben vákuum van, s ugyanebben a zárt térben van elhelyezve az eljárás foganatosítására alkalmas berendezés.

A találmány szerinti megoldásnak megfelelő eljárás újdonságot jelentő jellemzői tehát abban vannak, hogy a szórási műveletet parciális vákuumban, szabályozott körülmények között hajtjuk végre, — teljesen automatizált módon, amely az eddig követett gyakorlathoz képest az alkalmazott technológia- idejét 10—25%-ban csökkenti.

A találmány szerinti műveleti lépések — azon túl, hogy gazdaságosabban lehet termelni—további előnyöket is biztosítanak:

a) üvegszállal merevített poliészter termékek ár szempontjából versenyképesek mindazokon a területeken, ahol eddig nem voltak versenyképesek.

b) a találmány révén a rétegszerkezetű termék minőségében lényegesen javul, mechanikai tulajdonságai rendkívül kedvezőek és vízzel szemben tökéletes ellenállást tanúsítanak. Ha a réteges szerkezetű terméket szabályozott szórási művelettel hozzuk létre részleges vákuumban, a kapott termékben sem levegő, sem egyéb zárványok nem keletkeznek. Ennek eredményeképpen pedig a termék további kikészítésével együttjáró technológia költségei is csökkennek.

c) Mindennemű kézi művelet elhagyható, tekintettel arra, hogy a teljes eljárás automatikusan zajlik le, zárt térben, melyben kb. 95%-os parciális vákuum uralkodik.

d) Munkavédelmi szempontból is előnyös a találmány szerinti eljárás, mivel a dolgozók nem kerülnek közvetlenül érintkezésbe a termékkel. A szűrén adagolása alkalmával sokkal kedvezőbbé válnak a munkakörülmények, mert a szórás teljesen tiszta-környezetben történik.

e) Az anyagnak az öntőformába történő , adagolását kb. 75—150%-kal lehet növelni, mivel a homogenizálás nagyobfo anyagmennyiség méllett történhet. Az eljárás azonkívül független a gélezési időtől. Ezannyit jelent, hogy a kikeményedés azonnal megindul, mihelyt az anyagot a formába vittük.

f) A technológiai folyamat nagy mértékű csökkentése következtében kevesebb számú öntőformára van szükség, ezért a szerszámelőállítási költségek is csökkenthetők, nem beszélve arról, hogy a helyszükséglet is kevesebb. Gyakorlatilag ez annyit jelent, hogy a rétegszerkezetű termékek gyártására tervezett üzemrész területét 50%-kal lehet csökkenteni, mimellett a termelékenység ugyanilyen arányban növelhető.

g) A találmány szerinti technológiával a legkülönbözőbb görbült, vagy élekkel kialakított testfelületet lehet legyártani (például csónakéleket).

h) A gyártott termék nemcsak minőségében javított, de a réteg sokkal egyenletesebb és simább felületű. Az eddig ismert hagyományos technológiával gyártott termékek felületi simasága nagyon változó. A javasolt technológiával egyöntetű, egyenletes simaságú felületek alakíthatók ki.

A találmány szerinti megoldásnak megfelelő eljárás további előnyeit és jellemzőit az alábbi részletes leírásból és a leíráshoz mellékelt rajzok ismertetéséből olvashatjuk ki.

A rajzokon az í. ábra félig elvágva oldalnézetben mutatja be a javasolt eljárás foganatosítására alkalmas berendezést, a 2. ábrán -Ά berendezést felülnézetben látjuk.

A 3. ábra keresztmetszetben ábrázol egy üvegszál merevítéssel ellátott, az öntőformában levő poliészter lemezt, mielőtt még az atmoszferikus nyomás hatása alá került volna.

A 4. ábrán a 3. ábra szerinti poliészter rétegszerkezetet látjuk olyan állapotban, amidőn már az atmoszferikus nyomás hatása alá került.

Az 1. ábrán látható berendezés három, egymástól elválasztott 1, 2, 3 kamrát tartalmaz, melyek egymással a 4, 5, 6, 7 zárószerelvények útján vannak összekötve. Az 1, 2, 3 kamrákban — melyek tökéletesen zárt teret alkotnak — cca 95%-os vákuum van üzemállapotban. A kamrák úgy vannak méretezve, hogy a bennük előállított vákuum hatása alatt létrejövő feszültségnek ellenállnak.

A találmány szerinti megoldásnak megfelelő technológiával történő anyag-adagolás a 2 kamrában zajlik le. Ebben a kamrában van elhelyezve egy 8 szóróberendezés, amely egy 10 tartószerkezetre rögzített 9 robottal kapcsolható össze. Az 1, 3 kamrák 4,7 zárószerelvényei nyithatók és csukhatok, attól függően, hogy e zárószerelvények nyitása vagy csukása esetén a kamrákban egyforma nyomás uralkodik. A 2 kamrán van még egy jól zárható 11 nyílás is, amely arra szolgál, hogy a kezelő szükség esetén (törés, üzemzavar stb.) beavatkozhasson. A 9 robot egy önmagában ismert és a szóróberendezésekkel együtt alkalmazott szerkezet. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő berendezésben alkalmazott ipari robot azonban az eddig ismert öt különböző mozgást végrehajtó szerkezettel szemben hat operádéraalkalmas módon van kialakítva. A 9 robot egy függőleges és vízszintes irányban egyaránt elmozgatható 10 tartószerkezetre van szerelve. A 10 tartószerkezet egy komputerrel van összekapcsolva, melybe a tartószerkezetre szerelt robot mozgatásához szükséges adatokat be lehet táplálni. Végső soron egy olyan mozgató robotot lehet ily módon a kamrába beépíteni, mely összesen kilenc különböző mozgást hajt végre. Ez a szerkezet az eddig ismert rendszerekhez viszonyítva, a lehetséges mozgásműveieteket 30%-kal növeli és így valamennyi, bonyolult felületi alakzat kiképzését teszi lehetővé.

A 9 robot és 10 tartószerkezet által alkotott egységhez van szerelve az üvegszálmerevítésű poliészter szórását végrehajtó 8 szóróberendezés. Ez a berendezés úgy van kialakítva, hogy egy vagy két anyagösszetevő felhordására alkalmas (például üvegszál-(-poliészter). Ezenkívül tartalmaz egy vágószerkezetet és egy, a gél-coat felhordására alkalmas szerelvényt.

A találmány szerinti megoldásnak megfelelően valamennyi anyagot — melyek a rétegszerkezet kialakításához szükségesek — az eljárás tartama alatt vákuum alatt szórjuk az öntőforma falára. A nyersanyagfelhasználást és az adagolás korrekcióját a robottal összekapcsolt computer segítségével lehet szabályozni. Ha az üvegszálak elszakadnak és ennek következtében a gyártástechnológiában a folyamat megszakad, akkor a 8 szóróberendezéssel összeszerelt két üvegszálvágó-szerkezet közül az egyik működésbe lép. A másik vágószerkezet tartalék.

A gyártás folyamatának ellenőrzésére szolgál két ipari TV-monitor. Ezek közül az egyik a részleteket ellenőrzi, a másik a teljes folyamatot figyeli. A formákra kerekek vannak szerelve. Ezeket három különálló sínen, mint kényszerpályán lehet mozgatni; a sínek függetlenek a 4—7 zárószerelvényektől is. Az öntőformákat hidraulikus dugattyúk segítségével mozgatjuk az egyes 1—3 kamrákba. A középső 2 kamrában az öntőforma a robot mozgatószerkezetét működtető impulzusjel hatására megáll. A gyártás tulajdonképpen már a megfelelően előkészített öntőformának az alacsony nyomású 1 kamrába történt bejuttatása után megindul. Amikor ugyanis az öntőforma az 1 kamrába került, a 4 zárószerelvény bezárul és az 1 kamrában a parciális vákuum képzése megkezdődik.

Mivel a középső 2 kamra állandóan parciális vákuum alatt van, a hidraulikus úton mozgatható 5 zárószerkezet, amely az alacsonynyomású 1 kamra és a középső 2 kamra között van, nyitva maradhat. Ekkor kerül az öntőforma a helyére és a szórási művelet megindulhat. Mielőtt a forma eléri a 6 zárószerkezetet, a középső 2 kamra és a 3 kamra között kinyílik, s az öntőforma továbbhalad a 3 kamrába. Ezután a 6 zárószerkezet becsukódik és a kamrába a környezeti atmoszferikus nyomású levegő áramlik. Ezt követően a 7 zárószerkezet nyílik, az öntőforma a réteges kialakítású termékkel a kamrát elhagyja és a sínen a további kezelést végrehajtó technológiai állomáshoz halad tovább. Mialatt a kerekeken gördülő öntőforma a fentiekben leírt technológiai szakaszokat megteszi, a berendezés nyíllal jelzett részén a következő forma indul el új műveleti ciklusra.

A rétegszerkezet — amely poliészterből és üvegszálakból van felépítve — kialakítása a következőképpen zajlikle:

Amikor a 14 öntőformában a 12 poliészterréteget és a belé ágyazott 13 üvegszálakat a forma falára felhordjuk, a kamrában uralkodó parciális vákuum hatása alatt a rétegszerkezetben 15 pórusok jönnek létre. Ugyanilyen pórusok alakulnak ki a hagyományos tech nológia alkalmazása mellett is, de ilyenkor ezek a pórusok levegővel vannak tele, tehát légzárványokat alkotnak az atmoszferikus nyomáson.

Amikor az adott termék rétegszerkezetéhez megkívánt 5 rétegvastagságot elértük, akkor erre a rétegre egy további, légmentesen záró, finiseit 16 réteget viszünk fel szórás útján. Ez a réteg feleslegessé tesz minden további védőbevonatot, mivel kikeményedés után teljesen szilárddá és simává válik. E réteg kialakításának célja az, hogy ne 10 kerüljön levegő a rétegszerkezet pórusai közé, amikor — mint a 4. ábra mutatja—az alacsony nyomású 3 kamrába levegőt bocsátunk. A réteges szerkezetben a vákuum hatása alatt kialakult zárványok ezután teljesen összenyomódnak, s ennek következtében a 4. ábrán lát- ható zárványmentes, réteges szerkezet alakul ki.

A találmányt természetesen nem lehet az ábrázolt kiviteli példára korlátozni, mivel az igényelt oltalom körén belül azon a szakemberek által különböző módosítások hajthatók végre.

Claims (7)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás merevítéssel ellátott, vagy merevítés nélküli, hőre keményedő anyagból álló, előnyösen üvegszállal

   25 merevített poliészter anyagú termékek előállítására, mely eljárás során a szintetikus gyantából álló rétegeket — adott esetben a merevítő üvegszálakat is — az öntőforma falára történő szórással hordjuk fel szóróberendezés segítségével, azzal jellemezve, hogy az eljárást

   30 részleges vákuum alatt álló kamrában (2) hajtjuk végre, melynek belső terében helyezzük el a teljes berendezést.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a kamra belsejében levő szóróberendezés (8) munkáját computer útján vezérelt, tartó-

   35 szerkezetre (10) szerelt robot (9) segítségével szabályozzuk.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a rétegfelhordást a szóróberendezés (8) manuális szabályozásával hajtjuk végre.
4. 4. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az öntőformát zárószerelvény (4, 5, 6) nyitása után alacsonynyomású kamrába (2) visszük.
5. 5. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az öntőformát az automatikus működtetésű zárószerelvény (7) nyitása révén távolítjuk el az alacsonynyomású kamrából.
6. 6. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a szórási műveletet 90%-os parciális vákuum hatása alatt álló kamrában hajtjuk végre.
7. 7. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a kialakított rétegszerkezetre légmentesen záró további réteget (16) viszünk fel szórás útján, majd az így vákuumban kialakított rétegszerkezetet atmoszferikus nyomás alá helyezzük, melynek során az alaprétegben keletkezett zárványok összelapulnak, s így homogén, zárványmentes rétegszerkezetet alakítunk ki.

   2 db rajz, 4 db ábra