PL176307B1

PL176307B1 - Wyrób warstwowy, drewniany, podłużny

Info

Publication number: PL176307B1
Application number: PL94321300A
Authority: PL
Inventors: Daniel A. Tingley
Original assignee: Tingley Daniel A
Priority date: 1993-03-24
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1999-05-31
Also published as: AU6368694A; CA2156417C; NO953762L; CN1041762C; EP0690936A1; NO953762D0; HUT74785A; AU687798B2; US5362545A; BR9406018A; CN1208106A; CZ247595A3; EP0690936A4; WO1994021851A1; KR960701251A; PL173513B1; NO305389B1; JPH08508320A; KR100306693B1; HU219004B

Abstract

1. Wyrób warstwowy, drewniany, podluz- ny, zawierajacy liczne podluzne segmenty drewniane, sklejone razem tak, ze ich dlugo- sci sa ulozone wzdluz osi podluznej oraz co najmniej jeden polaczony z nim czlon wzmacniajacy, znamienny tym, ze czlon wzmacniajacy wyrobu warstwowego (10) stanowi plyta wzmacniajaca (22) zawierajaca liczne skretki z wlókien syntetycznych (24) znajdujace sie w otoczce (26) z zywicy, przy- klejona klejem do co najmniej jednego z seg- mentów drewnianych (12). Fig. 3 a PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wyrób warstwowy, drewniany, podłużny.

Względy konkurencyjne zmusiły konstruktorów wyrobów drewnianych do zastosowania nowoczesnych rozwiązań polegających na łączeniu drewna z innymi materiałami w celu zwiększenia jego wytrzymałości i obniżenia kosztów. Przykładami takich drewnianych elementów konstrukcyjnych są klejone wielowarstwowe belki drewniane, wielowarstwowe kolumny drewniane, drewniane belki dwuteowe i kratownice drewniane. Przykłady tego typu można mnożyć.

Z opisu patentowego USA nr 5 026 593 znane są belki warstwowe wzmocnione cienkimi płaskimi paskami aluminiowymi. Paski aluminiowe są ciągłe wzdłuż i w poprzek belki i są przyklejone do najniższej warstwy belki w celu zwiększenia wytrzymałości belki na rozciąganie albo też do najwyższej warstwy belki w celu poprawy jest wytrzymałości na ściskanie. Uzasadnieniem technicznym umieszczania pasków wzmacniających w warstwowej belce drewnianej jest zwiększenie jej wytrzymałości na rozciąganie (lub wytrzymałości na ściskanie), a tym samym całkowitej nośności. Według tego opisu patentowego pasek wzmacniający może być wykonany z dowolnego materiału o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie, ale nie podano ani też nie zasugerowano środków optymalizacji pasków wzmacniających ani rozwiązania problemów towarzyszących stosowaniu pasków wzmacniających z innych materiałów niż aluminium.

W referacie Dan'a A. Tingley'a pod tytułem Wzmocnione, klejone drewniane belki warstwowe (Reinfocred Glued-Laminated Wood Beams), wygłoszonym w 1988 r. na Międzynarodowej Konferencji na temat Technologii Drewna ujawniono zastosowanie wzmocnionych tworzyw sztucznych w klejonych, wielowarstwowych belkach drewnianych (sklejkowo-laminatowych). Przedstawiono w nim wyniki badań belek sklejkowo-laminatowych zawierających w strefach, w których występują wysokie naprężenia, płyty z tworzyw sztucznych wzmocnione włóknami aramidowymi o nazwie handlowej KEVLAR. Stwierdzono 19% zwiększenie obciążenia niszczącego belek wzmacnianych włóknami aramidowymi w porównaniu z belkami bez wzmocnień. Co prawda nie uzasadniono konieczności zestrojenia podłużnego włókien ani sposobu, w jaki je uzyskano, ale stwierdzono, że można uzyskać zestrojenie podłużne włókien wynoszące jedną setną procenta. W referacie ujawniono również, że płytę wzmacniającą obustronnie szlifowano i że stwierdzono istotne znaczenie szlifowanych powierzchni płyty wzmacniającej zawierającej włókna aramidowe. Jednakże nie podano przyczyny istotnego znaczenia szlifowania, ani nie zasugerowano, że szlifowanie odsłaniało lub ścierało włókna aramidowe. W referacie Tingley'a ujawniono również, że stwierdzono zalety ekonomiczne skracania długości płyt wzmacniających z tworzyw sztucznych w stosunku do długości belek sklejkowo-laminatowych bez znaczącego zmniejszenia korzyści wynikających ze zwiększenia wytrzymałości belki. W referacie Tingley'a nie ujawniono żadnej technologii wytwarzania płyt wzmacnianych tworzywami sztucznymi, ani korzyści wynikających z utrwalania płyt z włóknami naprężonymi w celu zmniejszenia naprężeń początkowych. W referacie nie ujawniono również korzyści wynikających z odsłonięcia niektórych włókien zewnętrznych w celu zmechacenia wzmocnionych tworzyw sztucznych i uzyskania powierzchni ułatwiającej zastosowanie ogólnodostępnych gatunków klejów, takich jak rezorcynowy. Na odwrót, w referacie wyklucza się stosowanie klejów rezorcynowych, a zaleca wiązanie płyt wzmacniających z tworzyw sztucznych z otaczającymi je warstwami drewna za pomocą żywic epoksydowych, nawet kiedy do łączenia pozostałych warstw drewna stosuje się tańsze kleje rezorcynowe.

Inną dziedziną techniki, w której znajduje zastosowanie wynalazek, jest prasowanie ciągłe. Technikę tę definiuje się jako ciągły proces produkcji elementów odcinkowych z włókien wzmocnionych tworzyw sztucznych.

Proces prasowania ciągłego jest, jako przykład, przedstawiony na fig. 1. Prasowanie ciągłe polega na przeciąganiu elastycznych włókien wzmacniających przez kąpiel płynnej żywicy, a następnie przez ogrzewaną formę, w której wzmocnionemu tworzywu sztucznemu nadaje się kształt i utwardza żywicę. Technikę tę stosuje się do wytwarzania ciągłych elementów ze wzmocnionych tworzyw sztucznych i nadania włóknom odpowiedniej orientacji i położenia, dzięki czemu można odpowiednio dobrać właściwości mechaniczne wyprodukowanych tą techniką części do konkretnych zastosowań. W wykonanych tą techniką elementach znajdują się włókna zorientowane wzdłużnie nadające im odpowiednią wytrzymałość osiową oraz włókna zorientowane skośnie, nadające im odpowiednią wytrzymałość poprzeczną.

176 307

Wyrób warstwowy, drewniany, podłużny, zawierający liczne podłużne segmenty drewniane, sklejone razem tak, że ich długości są ułożone wzdłuż osi podłużnej oraz co najmniej jeden połączony z nim człon wzmacniający, według wynalazku charakteryzuje się tym, że człon wzmacniający wyrobu warstwowego stanowi płyta wzmacniająca zawierająca liczne skrętki z włókien syntetycznych znajdujące się w otoczce z żywicy, przyklejona klejem do co najmniej jednego z segmentów drewnianych.

Korzystnie płyta wzmacniająca zawiera, dwie leżące naprzeciwko siebie, powierzchnie główne posiadające pierwszą powierzchnię główną i drugą powierzchnię, przy czym pierwsza powierzchnia głównajest przyklejona klejem do co najmniej jednego z segmentów drewnianych.

Korzystnie druga powierzchnia główna płyty wzmacniającej jest przyklejona klejem do co najmniej jednego z segmentów drewnianych.

Korzystnie wyrób posiada drugą płytę wzmacniającą zawierającą liczne skrętki z włókien syntetycznych znajdujące się w otoczce z żywicy, przyklejoną do wyrobu klejem.

Korzystnie klej jest klejem rezorcynowym.

Korzystnie liczne podłużne segmenty drewniane są sklejone razem klejem, którym jest przyklejona płyta wzmacniająca do co najmniej jednego z segmentów drewnianych.

Korzystnie klej jest klejem rezorcynowym.

Korzystnie liczne skrętki z włókien syntetycznych w płytach wzmacniających są skrętkami z włókien aramidowych.

Korzystnie każdy z licznych podłużnych segmentów drewnianych jest podłużną deską drewnianą.

Korzystnie wyrób jest klejoną warstwową belką drewnianą.

Korzystnie wyrób jest klejonym warstwowym drewnianym elementem konstrukcyjnym, drewnianą belką dwuteową, warstwową sklejką lub tarcicą o równoległych słojach.

Wyrób warstwowy, drewniany podłużny zawierający liczne podłużne segmenty drewniane, sklejone razem klejem tak, że ich długości są ułożone wzdłuż osi podłużnej oraz co najmniej jeden połączony z nim człon wzmacniający, według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada liczne człony wzmacniające w postaci płyt wzmacniających, z których każda ma liczne skrętki z włókien syntetycznych znajdujących się w otoczce z żywicy, przy czym co najmniej jedna z płyt wzmacniających jest przyklejona klejem do co najmniej jednego z segmentów drewnianych.

Korzystnie co najmniej jedna z płyt wzmacniających ma włókna polimerowe.

Korzystnie włókna polimerowe co najmniej jednej z płyt wzmacniających są włóknami aramidowymi.

Korzystnie włókna polimerowe co najmniej jednej z płyt wzmacniających są włóknami polietylenowymi.

Korzystnie włókna polimerowe co najmniej jednej z płyt wzmacniających są włóknami węglowymi.

Korzystnie otoczka z żywicy jest żywicą termoutwardzalną.

Korzystnie otoczka z żywicy jest żywicą termoplastyczną.

Nieoczekiwaną korzyścią z wytwarzania płyt wzmacniających według wynalazku techniką prasowania ciągłego, jest możliwość nadawania włóknom równoległego ułożenia względem siebie i ukierunkowania ich zgodnie z podłużnym kierunkiem płyty wzmacniającej. Dodatkową, nieoczekiwaną zaletą prasowania ciągłego usprawnionego według wynalazku jest naprężanie włókien podczas utwardzania żywicy, z czym się wiążą dwie korzyści. Po pierwsze, naprężenie włókien pomaga w utrzymaniu ich równoległości względem siebie i ukierunkowania ich w płycie. Po drugie, stwierdzono, że dzięki utwardzaniu żywicy podczas równoczesnego naprężania włókien, gotowa płyta wzmacniająca jest bardziej sztywna, skutkiem czego belka drewniana wzmocniona płytą według wynalazku mniej się ugina pod początkowym obciążeniem. Dzięki utwardzaniu żywicy podczas równoczesnego naprężania włókien, w procesie produkcji włókna wstępnie odkształcają się, a tym samym po przyklejeniu płyty wzmacniającej do drewnianej belki, ugięcie belki jest mniejsze niż belek, w których zastosowano płyty wzmacniające wykonane z włókien nie naprężanych wstępnie podczas utwardzania żywicy. Wytworzenie zmechaconej powierzchni płyty wzmacniającej powoduje, że włókna znajdujące się w pobliżu

176 307 powierzchni pękają, a ich złamane końce wystają z otoczki z żywicy. Umożliwia to nieznany dotychczas sposób przyklejania płyty wzmacniającej z tworzywa sztucznego do konstrukcji drewnianej za pomocą klejów różnych od epoksydowych.

Znane płyty wzmacniające można przyklejać do drewnianych belek tylko za pomocą klejów epoksydowych, które są znacznie droższe od klejów zwykle używanych do wytwarzania warstwowych wyrobów z drewna. Dostępnymi klejami, często stosowanymi do wytwarzania warstwowych elementów drewnianych, są kleje rezorcynowe, znacznie tańsze od klejów epoksydowych.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonaniajest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie znany proces produkcji techniką prasowania ciągłego, fig. 2 przedstawia schematycznie proces produkcji według wynalazku, w którym wytwarza się podłużną płytę wzmacniającą z prawie wszystkimi włóknami biegnącymi równolegle do siebie i do osi podłużnej, fig. 3a-3c - rzuty perspektywiczne z częściowym przekrojem części płyty według wynalazku, na których pokazane jest zestrojenie pozycyjne i orientacja włókien tworzących płytę, fig. 4 - rzut boczny belki z laminatu drzewnego z płytami wzmacniającymi umieszczonymi pomiędzy warstwami, fig. 5 - rzut boczny belki z laminatu drzewnego z płytami wzmacniającymi umieszczonymi na jej powierzchniach zewnętrznych, fig. 6 - rzut boczny belki dwuteowej, z płytami wzmacniającymi umieszczonymi na jej powierzchniach zewnętrznych, fig. 7 - rzut boczny kratownicy drewnianej z płytami wzmacniającymi.

Wynalazek można najlepiej przedstawić rozpoczynając od opisu jego zastosowań. Na fig. 4 i 5 przedstawiono klejoną, wielowarstwową belkę drewnianą 10 wykonaną z kilku warstw, stanowiących segmenty 12. Korzystnie, każdy segment 12 jest podłużną deską drewnianą.

Podstawowym zastosowaniem konstrukcyjnym belek wielowarstwowych jest budowa przęseł nad otwartymi przestrzeniami, na przykład takimi jak obszar pomiędzy blokami 14, i przenoszenie obciążeń przedstawionych strzałką 16. W prawidłowo skonstruowanej belce, w najniższej warstwie 18 działają czyste naprężenia rozciągające. I na odwrót, w najwyższej warstwie 20 działają czyste naprężenia ściskające. Stwierdzono, że nośność belek warstwowych można znacznie zwiększyć dodając do nich płyty wzmacniające 22 lub 23 w tych obszarach, w których działają największe naprężenia, a mianowicie w pobliżu warstwy najniższej lub najwyższej, odpowiednio 18 lub 20. Płyta wzmacniająca 22 różni się od płyty wzmacniającej 23, ponieważ płytę 22 projektuje się z przeznaczeniem do miejsc, w których działają wysokie naprężeniarozciągające, natomiast płytę 23 projektuje się z przeznaczeniem do miejsc, w których działają wysokie naprężenia ściskające. Na fig. 4 pokazano płytę wzmacniającą 22 umieszczoną pomiędzy warstwą najniższą 18 a warstwą z nią sąsiadującą i płytę 23 umieszczoną pomiędzy warstwą najwyższą 20 a warstwą z nią sąsiadującą.

Długość płyt wzmacniających wynosi około trzy piąte długości belki 10. Z przeprowadzonych badań wynika, że płyta wzmacniająca rozciąga się na dwóch piątych do trzech piątych centralnej części belki daje, w przybliżeniu, takie same korzyści jak płyta wzmacniająca o pełnej długości, ale koszt belki jest niższy. Ponieważ płyta wzmacniająca 22,23 umieszczona pomiędzy warstwami jest krótsza niż belka 10 zastosowano wkładki dystansowe 25 w pobliżu końców belki 10. Wkładki dystansowe 25 są z drewna. W przypadku płyt wzmacniających umieszczonych na zewnętrznych powierzchniach belki pokazanych na fig. 5, wkładki dystansowe nie są potrzebne.

W przykładowym wykonaniu zwykłej belki obciążonej punktowo lub równomiernie, płyta wzmacniająca 22, umieszczona niżej, wykonana jest z materiału o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie, natomiast płyta wzmacniająca 23, umieszczona wyżej - z materiału o wysokiej wytrzymałości na ściskanie. Przykłady pokazane na fig. 4 i 5 mają zastosowanie tylko do warunków obciążenia pokazanych na tych figurach. Dla innych obciążeń belek warstwowych optymalne rozmieszczenie płyt wzmacniających jest inne. Na przykład, dla wspornikowych belek warstwowych analiza konstrukcyjna wykazuje, że płytę wzmacniającą o największej wytrzymałości na rozciąganie należy umieścić na górnej powierzchni belki, natomiast płytę wzmacniającą o największej wytrzymałości na ściskanie, najej powierzchni dolnej. Płyt wzmacniających nie należy umieszczać w środku długości belek wspornikowych, ale w tych miejscach ich długości, w których występują maksymalne odkształcenia.

176 307

Na figurach 6-7 przedstawiono inne rozwiązania elementów konstrukcyjnych drewnianych oraz zalecanych położeń montażowych płyt wzmacniających dających maksymalne korzyści wynikające ze zwiększenia nośności elementów konstrukcyjnych. Na fig. 6 pokazano drewnianą belkę dwuteową z płytami wzmacniającymi na półce górnej, dolnej i w końcowych częściach środnika. Na fig. 7 pokazano drewnianą kratownicę z płytą wzmacniającą 22 umieszczoną w miejscu o największych naprężeniach rozciągających. Figury 4-7 przedstawiają tylko niektóre, przykładowe zastosowania płyt wzmacniających według wynalazku, a nie wszystkie możliwe zastosowania we wszystkich typach elementów konstrukcyjnych drewnianych, w których można je stosować. Płyty wzmacniające według wynalazku można również stosować w litych belkach i słupach drewnianych, a także w innych elementach konstrukcyjnych, takich jak sklejka i podobne.

Figura 3a przedstawia płytę wzmacniającą 22, składającą się z dużej, liczby włókien syntetycznych 24 biegnących równolegle do siebie i zgodnie z jej kierunkiem podłużnym. Włókna 24 utrzymywane są w tym układzie i zachowują kierunek dzięki otoczce 26 z żywicy, która je otacza i wypełnia przestrzenie pomiędzy nimi. W obszarach 30 jej powierzchni, które mają przylegać do drewna, odsłonięte są włókna 28 w celu polepszenia przyczepności płyty.

Dzięki równoległemu układowi i podłużnemu biegowi włókien 24 płyta ma maksymalną wytrzymałość, ponieważ za wytrzymałość mechaniczną są odpowiedzialne włókna (a nie żywica), a układ włókien według wynalazku umożliwia ich maksymalne zagęszczenie. Zazwyczaj w elementach wzmacniających z tworzyw sztucznych stosunek objętości włókien do żywicy wynosi 40/60. Natomiast dzięki wytwarzaniu płyt techniką prasowania ciągłego zyskuje się stosunek objętości włókien do żywicy wynoszący 60/40. Ponadto układ włókien w płycie według wynalazku ułatwia zwilżanie ich żywicą. W procesie produkcji elementów wzmacniających z tworzyw sztucznych istotne znacznie ma pełne nasycenie włókien wzmacniających żywicą, znane jako zwilżanie. W przypadku włókien biegnących w sposób złożony trudno jest uzyskać zwilżenie w stu procentach. Dzięki równoległemu układowi włókien, możliwe jest ich 100% zwilżenie, nawet przy bardzo wysokich stosunkach włókien do żywicy.

Płyta wzmacniająca 22, 23 ma powierzchnię zmechaconą.

Wytworzenie zmechaconej powierzchni płyty wzmacniającej 22 powoduje, że włókna znajdujące się w pobliżu powierzchni 30 pękają, a ich złamane końce 28 wystają z otoczki 26 z żywicy. Umożliwia to nieznany dotychczas sposób przyklejania płyty wzmacniającej z tworzywa sztucznego do konstrukcji drewnianej za pomocą klejów różnych od epoksydowych.

Na figurze 3a pokazano zalecany przykład wykonania płyty wzmacniającej przeznaczonej do wzmocnienia pewnych stref drewnianej belki 10, na którą działają wysokie naprężenia rozciągające. Korzystnie, włókna 24 są włóknami aramidowymi lub węglowymi. Alternatywnie, można zastosować włókna z polietylenu o wysokim module.

Alternatywny przykład wykonania płyty wzmacniającej w postaci płyty z dwoma typami włókien pokazano na fig. 3b. Pierwsze z nich, włókna 30, biegną równolegle do siebie i zgodnie z podłużnym kierunkiem płyty 22, natomiast drugie włókna 31, leżą pomiędzy włóknami pierwszego typu a zewnętrzną powierzchnią 32, która ma być przyklejana do drewnianego elementu konstrukcyjnego. Płyta według przykładu wykonania nadaje się najlepiej do takich zastosowań, w których pierwsze włókna, takie jak węglowe lub włókna o nazwie handlowej SPECTRA, nie mają być zmechacone. Same włókna węglowe nadają się konstrukcyjnie do płyt wzmacniających do belek drewnianych. Natomiast badania wykazały, że płyty z włókien węglowych nie da się przykleić do drewnianej belki klejem rezorcynowym, a próby zmechacenia takiej płyty są nieskuteczne. Zatem tam, gdzie trzeba stosować jako pierwsze włókna 30 włókna węglowe lub SPECTRA, lepiej jest pokryć główne powierzchnie płyty włóknami aramidowymi jako włóknami drugimi 31, które również otacza się otoczką 26 z żywicy. Włókna aramidowe umożliwiają mechacenie powierzchni w taki sposób jak wspomniano wcześniej, a tym samym przyklejanie płyt do belek drewnianych za pomocą klejów różnych od epoksydowych, na przykład rezorcynowych.

Jeszcze inny przykład wykonania płyty pokazano na fig. 3c. Jest to płyta z pierwszymi włóknami 34 i matą włóknistą 35, w której i włókna 34 i mata włóknista 35 otoczone są otoczką 26. To wykonanie nadaje się najbardziej do otoczek z innych żywic niż epoksydowe. Doświadczenia

176 307 przeprowadzone z otoczkami z żywic różnych od epoksydowych wykazały, że w płytach wzmacniających 22 zawierających tylko włókna i otoczkę pękają wiązania międzywarstwowe. Zatem pomimo tego, że optymalnym układem włókien w płycie wzmacniającej z punktu widzenia uzyskania maksymalnej wytrzymałości mechanicznej jest układ równoległy i ukierunkowany podłużnie, ta mata włóknista 35 poprawia wytrzymałość wiązań międzywarstwowych w płycie 22, co wynika ze skośnego układu włókien w macie względem podłużnego kierunku płyty, które tym samym wytrzymują naprężenia międzywarstwowe.

Korzystnie, żywicą stosowaną do produkcji płyty, jest żywica epoksydowa. Jednakże w alternatywnych przykładach wykonania można stosować również inne żywice, takie jak poliestrowa, z estru winylowego, żywice fenolowe, poliimidowe lub polistyrylopirydynowe. W alternatywnej płycie według wynalazku można zastosować żywice termoplastyczne, takie jak politereftalan etylenowy lub poliamid 66.

Płyta wzmacniająca według wynalazku jest płytą o bardzo wysokim module sprężystości na rozciąganie lub na ściskanie. Natomiast ma bardzo małą wytrzymałość poprzeczną, ponieważ prawie wszystkie włókna biegną równolegle i są ukierunkowane podłużne. Wytrzymałość płyty wzmacniającej w kierunku poprzecznymjest tak mała, że osoba o przeciętnej sile może ją wygiąć wzdłuż jej osi podłużnej do takiego stanu, że pęknie. Płytę wzmacniającą według wynalazku można stosować tylko do wzmacniania konstrukcji obciążonych jednokierunkowo i takich, w których kierunek obciążenia można określić i sterować nim.

Płytę wzmacniającą wytwarza się metodą prasowania ciągłego. Prasowanie ciągłe jest techniką produkcji polegającą na zwilżaniu włókien syntetycznych żywicą, a następnie przeciąganiu ich przez ogrzewaną formę w celu utwardzenia żywicy otaczającej włókna syntetyczne. We wszystkich znanych dotychczas technikach prasowania ciągłego znacząca ilość włókien biegnie skośnie względem podłużnej osi kierunku ciągnięcia, dzięki czemu gotowy produkt ma pewną wytrzymałość poprzeczną. Ponadto znane dotychczas kierunki prasowania ciągłego przebiegają w warunkach starannej kontroli, co zapewnia odpowiednią ilość żywicy zapobiegającą odsłonięciu włókien strukturalnych. W znanych technikach prasowania ciągłego nie obrabia się gotowego wyrobu w taki sposób, żeby odsłonić w nich włókna, ponieważ wiadomo jest, że odsłonięte włókna osłaniają gotowy wyrób i nie można go wtedy stosować w takich miejscach, gdzie styka się z czynnikami środowiskowymi lub ludźmi.

Na figurze 1 przedstawiono zasadę procesu produkcji techniką prasowania ciągłego, znaną ze stanu techniki pokazany na fig. 1 proces prasowania ciągłego służy do wytwarzania prostokątnej rury, wymaga więc stosowania odpowiedniego trzpienia 40, stanowiącego rdzeń, na którym powstaje gotowy wyrób. Produkcja wyrobu litego wymaga modyfikacji znanego dotychczas procesu, polegającej na usunięciu trzpienia 40. W znanym dotychczas procesie prasowania ciągłego stosuje się maty włókniste górne i dolne, odpowiednio 44 i 45, którymi są zazwyczaj tkanina z niedoprzędu lub tkanina z przędzy. Ponadto stosuje się również pewną ilość niedoprzędu 46, który można kierunkować podłużnie z formowanym elementem konstrukcyjnym, i który wprowadza się pomiędzy maty z tkaniny. Siły, potrzebnej do przeciągania włókien, dostarcza ciągarka 48. Zatem, zaczynając od dolnej maty 44, matę tę przeciąga się przez kąpiel z żywicy 50 i formuje na trzpieniu 40 za pomocą formy 52. W podobny sposób zwilża się niedoprzęd 46 w kąpieli z żywicy 54 i formuje wokół zespołu trzpień/mata za pomocą formy 56. Następnie zwilża się górną matę 45 z tkaniny w kąpieli 58 z żywicy i formuje wokół zespołu trzpienia 40, dolnej maty 44 i niedoprzędu 46 za pomocą formy 60. W kolejnym etapie cały ukształtowany w ten sposób materiał przeciąga się przez ogrzewaną formę 42, gdzie żywica się utwardza w takim stopniu, że element konstrukcyjny 38 wychodzi z niej w postaci sztywnej.

Niniejszy wynalazek polega na usprawnieniu znanego procesu prasowania ciągłego i przystosowaniu go do produkcji płyt wzmacniających 22, 23 według wynalazku.

Jak przedstawia fig. 2, włókna syntetyczne w postaci niedoprzędu 72, nawinięte na wielu szpulach 70, przeciąga się przez zgrzeblarkę 74, która nadaje im pewną orientację i zapobiega splątaniu. W zgrzeblarce 74 znajdują się liczne otwory 76, przez które przechodzi niedoprzęd. Zazwyczaj otwory 76 są wyłożone materiałem o niskim współczynniku tarcia, takim jak ceramiczny lub plastikowy, co ma zapobiegać tarciu lub blokowaniu niedoprzędu 72 na ich krawędziach. Po przejściu przez zgrzeblarkę 74, niedoprzęd 72 dochodzi do pierwszego grze8

176 307 bienia 78, który zbiera poszczególne włókna i układa równolegle do siebie. Za pierwszym grzebieniem niedoprzęd 72, przechodzi nad trzpieniem naprężającym 80 i pod drugim grzebieniem 82, który nadal utrzymuje równoległy układ jego włókien. Następnie niedoprzęd zwilża się w kąpieli 84 z żywicy, po czym zbiera go forma kształtująca 86 przed wej ściem do ogrzewanej formy 88 z dyszą 90 nadającą wyrobowi kształt płyty 22. Ciepło wydzielane w formie 88 utwardza żywicę w taki sposób, że wychodząca z niej płyta jest sztywna.

Badania wykazały, że optymalne naprężenie włókien podczas utwardzania żywicy wynosi w przybliżeniu od 13,4 N do 35,6 N. Siła naprężająca włókna powstaje w wyniku działania przeciwciśnienia na niedoprzęd, wytwarzanego łącznie za pomocą trzpienia naprężającego 80 i grzebieni 78, 82, albo za pomocą szpul ciernych 70, które można odpowiednio wyregulować w taki sposób, żeby na niedoprzęd działało pożądane przeciwciśnienie.

Powierzchnię płyty wzmacniającej 22 mechaci się szlifując ją papierem ściernym 60 w kierunku prostopadłym do podłużnego kierunku płyty. Szlifowanie usuwa małe kawałki otoczki z żywicy i odsłania włókna znajdujące się najbliżej jej powierzchni. Dalsze szlifowanie łamie poszczególne włókna w taki sposób, że jedne ich końce pozostają w żywicznej otoczce, a drugie wystają z niej nadając powierzchni fakturę zmechaconą.

Innym sposobem mechacenia powierzchni płyty 22 jest chemiczna obróbka powierzchni płyty przed utwardzeniem otoczki z żywicy, wskutek czego w powierzchni płyty wynurzającej się z formy do utwardzania powstają komórki, a to powoduje usunięcie pewnych części żywicy i odsłonięcie leżących pod nimi włókien.

Jeszcze innym sposobem wytwarzania zmechaconej powierzchni płyty jest stosowanie łamanego niedoprzędu. Wszystkie włókna, o jakich tu mowa, są włóknami syntetycznymi, a w procesie produkcji włókien najpierw wytwarza się włókienka, które grupuje się razem w splotki lub włókna, które następnie grupuje się w skrętki zwane przędzą lub w splotki nie skręcone, zwane niedoprzędem. Zazwyczaj z niedoprzędu lub przędzy wytwarza się włókna stosowane do dalszej produkcji. Jednym z gatunków stosowanego niedoprzędu jest tak zwany niedoprzęd łamany, który powstaje w wyniku działania na niego siłami powodującymi pękanie poszczególnych włókien. Powierzchnia płyty, wykonanej z włókien z niedoprzędu łamanego, następnie odpowiednio ułożonych i otoczonych żywicznymi otoczkami, jest zmechacona.

fiS·'²'

116^

)

3*

176 307 ²,° 25' 23

12C

12Ś utnriinic;

4^ia 25 22 ,Γ Fig.4

T

Fig.7

176 307

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Wyrób warstwowy, drewniany, podłużny, zawierający liczne podłużne segmenty drewniane, sklejone razem tak, że ich długości są ułożone wzdłuż osi podłużnej oraz co najmniej jeden połączony z nim człon wzmacniający, znamienny tym, że człon wzmacniający wyrobu warstwowego (10) stanowi płyta wzmacniająca (22) zawierająca liczne skrętki z włókien syntetycznych (24) znajdujące się w otoczce (26) z żywicy, przyklejona klejem do co najmniej jednego z segmentów drewnianych (12).
2. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że płyta wzmacniająca (22) zawiera, dwie leżące naprzeciwko siebie, powierzchnie główne posiadające pierwszą powierzchnię główną i drugą powierzchnię, przy czym pierwsza powierzchnia główna jest przyklejona klejem do co najmniej jednego z segmentów drewnianych (12).
3. Wyrób według zastrz. 2, znamienny tym, że druga powierzchnia główna płyty wzmacniającej jest przyklejona klejem do co najmniej jednego z segmentów drewnianych (12).
4. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada drugą płytę wzmacniającą (23) zawierającą liczne skrętki z włókien syntetycznych (24) znajdujące się w otoczce z żywicy (26), przyklejoną do wyrobu klejem.
5. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że klej jest klejem rezorcynowym.
6. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że liczne podłużne segmenty drewniane (12) są sklejone razem klejem, którym jest przyklejona płyta wzmacniająca (22) do co najmniej jednego z segmentów drewnianych (12).
7. Wyrób według zastrz. 6, znamienny tym, że klej jest klejem rezorcynowym.
8. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że liczne skrętki z włókien syntetycznych (24) w płytach wzmacniających (22, 23) są skrętkami z włókien aramidowych.
9. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy z licznych podłużnych segmentów drewnianych (12) jest podłużną deską drewnianą.
10. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że jest klejoną warstwową belką drewnianą.
11. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że jest klejonym warstwowym drewnianym elementem konstrukcyjnym, drewnianą belką dwuteową, warstwową sklejką lub tarcicą o równoległych słojach.
12. Wyrób warstwowy, drewniany podłużny zawierający liczne podłużne segmenty drewniane, sklejone razem klejem tak, że ich długości są ułożone wzdłuż osi podłużnej oraz co najmniej jeden połączony z nim człon wzmacniający, znamienny tym, że posiada liczne człony wzmacniające w postaci płyt wzmacniających (22, 23), z których każda ma liczne skrętki z włókien syntetycznych (24) znajdujących się w otoczce z żywicy (26), przy czym co najmniej jedna z płyt wzmacniających (22, 23) jest przyklejona klejem do co najmniej jednego z segmentów drewnianych (12).
13. Wyrób według zastrz. 12, znamienny tym, że co najmniej jedna z płyt wzmacniających (22,23) ma włókna polimerowe.
14. Wyrób według zastrz. 13, znamienny tym, że włókna polimerowe co najmniej jednej z płyt wzmacniających (22, 23) są włóknami aramidowymi.
15. Wyrób według zastrz. 12, znamienny tym, że włókna polimerowe co najmniej jednej z płyt wzmacniających (22, 23) są włóknami polietylenowymi.
16. Wyrób według zastrz. 12, znamienny tym, że włókna polimerowe co najmniej jednej z płyt wzmacniających (22, 23) są włóknami węglowymi.
17. Wyrób według zastrz. 12, znamienny tym, że otoczka z żywicy (26) jest żywicą termoutwardzalną.
18. Wyrób według zastrz. 12, znamienny tym, że otoczka z żywicy (26) jest żywicą termoplastyczną.

* *

*

176 307