PL198606B1

PL198606B1 - Element stolarski, stolarski element ramowy, sposób wytwarzania elementu stolarskiego i układ do wytwarzania elementu stolarskiego

Info

Publication number: PL198606B1
Application number: PL357569A
Authority: PL
Inventors: Philippe Boissonnat; Edward Cooper; Guy Zanella; Remi Carel; Philippe Macquart; Thierry Gay
Original assignee: Lapeyre S A
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2008-07-31
Also published as: EP1276602A1; AU2001254914A1; WO2001081072A1; ATE322368T1; PL357569A1; FR2807967A1; US20030157280A1; DE60118543T2; ES2261401T3; FR2807967B1; DE60118543D1; BG107300A; YU79102A; HUP0300636A2; CA2407076A1; EP1276602B1; CZ20023504A3

Abstract

1. Element stolarski, sk ladaj acy si e z co najmniej jednego profilu wyt loczonego z drugiego podatnego na wyt laczanie materia lu orga- nicznego wzmocnionego co najmniej jedn a ta sm a wzmacniaj ac a utworzon a z ci ag lych, elementarnych w lókien szklanych i z pierwsze- go termoplastycznego materia lu organicznego, znamienny tym, ze ta sma (401) jest utworzona z umieszczonych równolegle wzgl edem siebie w lókien ci aglych na bazie ci aglych elementarnych w lókien szklanych i pierwszego termoplastycznego materia lu organicznego, przy czym pierwszy termoplastyczny materia l organiczny jest oparty na bazie poliestru zw laszcza politereftalanu etylenu albo politerefta- lanu butylenu, za s w lókna (11) s a ze sob a zmieszane. 10. Stolarski element ramowy, a zw laszcza o scie znicy i ewen- tualnie skrzyd la okiennego i ewentualnie okiennicy, i ewentualnie drzwi, i ewentualnie portalu, znamienny tym, ze zawiera element stolarski wed lug jednego z zastrz. 1 do 9. 11. Sposób wytwarzania elementu stolarskiego, znamienny tym, ze obejmuje co najmniej nast epuj ace etapy, przeprowadzone w ci aglej kolejno sci, polegaj ace na tym, ze zbiera si e równolegle ci agle w lókna (11) na bazie ci aglych w lókien szklanych i pierwszego materia lu termoplastycznego i formuje si e ogrzewaj ac co najmniej jedn a scalon a ta sm e (13), w której w lókna szklane s a impregnowa- ne pierwszym materia lem termoplastycznym, a nast epnie co naj- mniej jedn a ta sm e (13) wprowadza si e do drugiego urz adzenia formuj acego (200) kalibrowanego do przekroju . . . . . . . . 20. Uk lad do wytwarzania elementu stolarskiego, znamienny tym, ze zawiera: ci agark e g asienicow a (130) oraz grzebie n (50) do równoleg lego zbierania ci aglych w lókien na bazie ci aglych w lókien szklanych i pierwszego materia lu termoplastycznego oraz urz adze- nia grzejne, korzystnie piec (70) oraz urz adzenie. . . . . . . . PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest element stolarski, stolarski element ramowy, sposób wytwarzania elementu stolarskiego i układ do wytwarzania elementu stolarskiego.

Elementy stolarskie na bazie termoplastycznego materiału organicznego wytwarza się na ogół z profili z termoplastycznego materiału organicznego pociętych i zmontowanych w celu wykonania, na przykład, ram i ewentualnie poprzeczek ościeżnicy oraz ewentualnie skrzydeł.

Użytecznymi elementami stolarskimi są zwłaszcza okna albo elementy okienne, takie jak rama, skrzydło okienne, ramiaki, poprzeczki, okiennice, drzwi, portale albo odpowiednie elementy składowe.

Stosowane profile z materiału organicznego są najczęściej wydrążone, tak aby z jednej strony zaoszczędzić materiał, a z drugiej strony utworzyć komory pełniące rolę izolacji cieplnej.

Problem, jaki stwarzają profile z materiału organicznego, jest związany z ich niskim modułem sprężystości. W związku z tym można się obawiać znacznych odkształceń elementów stolarskich, gdy mają one znaczne wymiary.

W celu rozwiązania tego problemu stosuje się zwykle pręty metalowe, które umieszcza się w komorze profilu, które umożliwiają w ten sposób usztywnianie elementów stolarskich.

Taka technika, chociaż sprawdziła się, stwarza tym niemniej szereg problemów, a mianowicie wymaga dodatkowych operacji montażowych w stosunku do bezpośredniego montażu profili, a zatem prowadzi do znacznych nadmiernych kosztów związanych z jednej strony z materiałem wzmacniającym, a z drugiej strony z robocizną konieczną do operacji montażu oraz prowadzi do znacznego zwiększenia ciężaru elementu stolarskiego, co utrudnia manipulację nim. Ponadto pręty metalowe, które są umieszczone w komorze profilu, tworzą mostki cieplne, zaś komora, w której umieszczono pręt metalowy, odgrywa już tylko pomniejszą rolę w izolacji cieplnej i lepiej wtedy stosować profile o złożonym kształcie z co najmniej dwiema komorami.

Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr US 4 492 063 (Schock i inni) profil z wytłoczonego materiału termoplastycznego, wzmocniony ciągłymi włóknami szklanymi, które wiąże się najpierw ze sobą żywicą termoplastyczną albo termoelastyczną w celu utworzenia pierścieni zabezpieczających. Te pierścienie wprowadza się do urządzenia wytłaczającego, do którego wprowadza się inny termoplastyczny materiał organiczny w celu współbieżnego wytłaczania wymienionego termoplastycznego materiału organicznego i pierścieni oraz utworzenia wzmocnionego profilu. Opisane pierścienie mają kształt cylindrów albo taśm, których szerokość jest większa niż grubość. W rozwiązaniu tym uzyskano wydrążone profile, zwłaszcza okien, w którym nie są konieczne wzmocnienia metalowe.

Takie rozwiązanie wykazuje jednak szereg niedogodności. Przede wszystkim wymaga ono uprzedniego etapu wytwarzania pierścieni, które na koniec wprowadza się do urządzenia wytłaczającego. Zgodnie z opisem odpowiedni sposób jest nieciągły, a zatem uciążliwy, ponieważ wymaga etapów pośrednich, a zwłaszcza magazynowania i manipulacji z pierścieniami wytworzonymi w pierwszym etapie.

Poza tym zgodnie z tym dokumentem te pierścienie są wykonane drogą impregnacji włókien wzmacniających w kąpieli z żywicy. Taka technika prowadzi często do niejednorodnego rozłożenia włókien w termoplastycznym materiale organicznym, co może wpływać niekorzystnie na mechaniczne właściwości wzmocnienia.

Celem niniejszego wynalazku jest zatem opracowanie wzmocnionego wyrobu, ulepszonego z punktu widzenia otrzymanego wzmocnienia, który można by poza tym wytwarzać na skalę przemysłową w łatwy sposób, a zwłaszcza w sposób ciągły.

Celem niniejszego wynalazku jest element stolarski.

Celem wynalazku jest stolarski element ramowy.

Celem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania elementu stolarskiego.

Celem niniejszego wynalazku jest układ do wytwarzania elementu stolarskiego.

Element stolarski, składający się z co najmniej jednego profilu wytłoczonego z drugiego podatnego na wytłaczanie materiału organicznego wzmocnionego co najmniej jedną taśmą wzmacniającą utworzoną z ciągłych, elementarnych włókien szklanych i z pierwszego termoplastycznego materiału organicznego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że taśma jest utworzona z umieszczonych równolegle względem siebie włókien ciągłych na bazie ciągłych elementarnych włókien szklanych i pierwszego termoplastycznego materiału organicznego, przy czym pierwszy termoplastyczny materiał organiczny jest oparty na bazie poliestru zwłaszcza politereftalanu etylenu albo politereftalanu butylenu, zaś włókna są ze sobą zmieszane.

PL 198 606 B1

Korzystnie taśma jest utworzona z elementarnych włókien szklanych drogą ścisłego impregnowania pierwszym termoplastycznym materiałem organicznym ciągłych elementarnych włókien pierwszego termoplastycznego materiału organicznego.

Korzystnie drugi podatny na wytłaczanie materiał organiczny jest polichlorkiem winylu.

Korzystnie przynajmniej część powierzchni profilu jest barwnym, podatnym na wytłaczanie materiałem organicznym

Korzystnie profil ma co najmniej jedną komorę i co najmniej jedną ściankę wzmocnioną co najmniej jedną taśmą.

Korzystnie profil jest profilem pełnym.

Korzystnie taśma ma w przekroju poprzecznym kształt prostokątny.

Korzystnie taśma ma w przekroju poprzecznym kształt złożony, zwłaszcza kształt litery L, T, U, I i jodełki.

Korzystnie kilka ścianek jest wzmocnionych co najmniej jedną tą samą taśmą.

Stolarski element ramowy, a zwłaszcza ościeżnicy i ewentualnie skrzydła okiennego, i ewentualnie okiennicy, i ewentualnie drzwi, i ewentualnie portalu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera element stolarski według jednego z zastrz. 1 do 9.

Sposób wytwarzania elementu stolarskiego, według wynalazku polega na tym, że obejmuje co najmniej następujące etapy, przeprowadzone w ciągłej kolejności, polegające na tym, że zbiera się równolegle ciągłe włókna na bazie ciągłych włókien szklanych i pierwszego materiału termoplastycznego i formuje się ogrzewając co najmniej jedną scaloną taśmę, w której włókna szklane są impregnowane pierwszym materiałem termoplastycznym, a następnie co najmniej jedną taśmę, wprowadza się do drugiego urządzenia formującego, kalibrowanego do przekroju profilu taśmy, i jednocześnie doprowadza się do drugiego urządzenia formującego, co najmniej jeden drugi, stopiony, podatny na wytłaczanie materiał organiczny, który styka się z taśmą albo taśmami, i otrzymuje się profil utworzony z co najmniej jednego drugiego, podatnego na wytłaczanie materiału organicznego wzmocnionego co najmniej jedną taśmą.

Korzystnie taśmę formuje się z ciągłych włókien zawierających włókna szklane i włókna organiczne z pierwszego materiału termoplastycznego.

Korzystnie włókna, które zbiera się, składają się z ciągłych elementarnych włókien szklanych i ciągłych elementarnych włókien z pierwszego materiału termoplastycznego, które miesza się ze sobą.

Korzystnie sposób obejmuje następujące etapy polegające na tym, że napędza się i zbiera równolegle włókna na bazie pierwszego materiału termoplastycznego i włókien szklanych w postaci co najmniej jednego pokładu włókien po czym co najmniej jeden pokład włókien wprowadza się do strefy, w której ogrzewa się go do temperatury osiągającej co najmniej temperaturę topnienia pierwszego materiału termoplastycznego bez osiągania temperatury plastyczności włókien wzmacniających, a następnie co najmniej jeden pokład włókien przepuszcza się przez urządzenie do impregnacji utrzymując jego temperaturę na poziomie temperatury ciągnienia pierwszego materiału termoplastycznego dla równomiernego rozprowadzenia pierwszego stopionego materiału termoplastycznego i nasycenia nim włókien szklanych.

Korzystnie co najmniej jeden pokład włókien wprowadza się do pierwszego urządzenia do formowania utrzymując jego temperaturę na poziomie temperatury ciągliwości pierwszego materiału termoplastycznego, tak aby otrzymać co najmniej jedną taśmę formowaną przez zetknięcie ze sobą włókien z utworzeniem ciągłości poprzecznej.

Korzystnie ciągłe włókno z elementarnych włókien szklanych i pierwszego materiału termoplastycznego odwija się ze szpul, przy czym w czasie zbierania włókien w postaci pokładu włókien reguluje się naprężenia włókien.

Korzystnie przed przejściem pokładu włókien do strefy ogrzewania włókna pozbawia się wszelkiej elektryczności statycznej.

Korzystnie na wyjściu z drugiego urządzenia do formowania profil chłodzi się utrwalając jego charakterystyczne wymiary i wygląd uzyskując profil końcowy.

Korzystnie na końcu linii produkcyjnej profil końcowy tnie się, po czym magazynuje się i/lub montuje się w element stolarski.

Układ do wytwarzania elementu stolarskiego według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera: ciągarkę gąsienicową oraz grzebień do równoległego zbierania ciągłych włókien na bazie ciągłych włókien szklanych i pierwszego materiału termoplastycznego oraz urządzenia grzejne, korzystnie piec oraz urządzenie do impregnacji włókien do formowania co najmniej jednej scalonej taśmy,

PL 198 606 B1 w której włókna szklane są impregnowane pierwszym materiałem termoplastycznym ciągłych włókien na bazie ciągłych włókien szklanych i pierwszego materiału termoplastycznego, zmieszanych ze sobą oraz drugie urządzenie do formowania skalibrowane do przekroju profilu i urządzenie do wytłaczania do jednoczesnego doprowadzania co najmniej jednej taśmy i co najmniej jednego drugiego stopionego, podatnego na wytłaczanie materiału organicznego do drugiego urządzenia do formowania do styku z taśmą albo taśmami, otrzymując profil utworzony z co najmniej jednego drugiego, podatnego na wytłaczanie materiału organicznego wzmocnionego co najmniej jedną taśmą.

Korzystnie układ zawiera ciągarkę gąsienicową do napędzania i grzebień do zbierania w postaci co najmniej jednego pokładu ciągłych włókien utworzonych z elementarnych włókien wzmacniających i pierwszego materiału termoplastycznego, piec do ogrzewania co najmniej jednego pokładu włókien do temperatury osiągającej przynajmniej temperaturę topnienia materiału termoplastycznego bez osiągania temperatury plastyczności elementarnych włókien wzmacniających, oraz urządzenie do impregnacji co najmniej jednego ogrzanego pokładu włókien, tak aby rozłożyć równomiernie pierwszy stopiony materiał termoplastyczny i umożliwić impregnację nim elementarnych włókien wzmacniających.

Korzystnie grzebień ma zęby umożliwiające równoległe rozmieszczenie włókien w regularnych odstępach.

Korzystnie urządzenie do impregnacji składa się z trzech zamontowanych obrotowo walców grzejnych, które są ustawione w trójkąt, i pomiędzy którymi jest przesuwany pokład włókien, przy czym za pomocą odległości między górnym walcem a dolnym walcem jest regulowany nacisk na powierzchnię pokładu włókien.

Korzystnie każdy walec grzejny ma ostrze do zgarniania stopionego materiału termoplastycznego osadzonego na walcu po przejściu pokładu włókien.

Korzystnie układ zawiera pierwsze urządzenie do formowania co najmniej jednego pokładu włókien przekształcając go w co najmniej jedną taśmę.

Korzystnie pierwsze urządzenie do formowania zawiera matrycę przelotową, a zwłaszcza podgrzewaną matrycę przelotową.

Korzystnie drugie urządzenie do formowania zawiera kanały do doprowadzania drugiego, podatnego na wytłaczanie, stopionego materiału do styku z taśmą przy czym kanały mają przewężenia wytwarzając nadciśnienie w kanałach.

Korzystnie urządzenie do wytłaczania jest połączone z drugim urządzeniem do formowania skalibrowanym do przekroju profilu doprowadzając drugi, podatny na wytłaczanie, stopiony materiał.

Korzystnie układ zawiera urządzenie do chłodzenia zawierające co najmniej jedno urządzenie wybrane spośród kalandra chłodzącego, zimnej matrycy przelotowej i urządzenia do rozpylania cieczy.

Przez podatny na wytłaczanie materiał organiczny rozumie się materiał organiczny podatny kondycjonowanie w urządzeniu do wytłaczania, a zwłaszcza termoplastyczny materiał organiczny.

Zaobserwowano, że taśma wzmacniająca otrzymana z elementarnych włókien ciągłych, włókien szklanych i z termoplastycznego materiału organicznego wprowadzonego do włókien ciągłych wykazuje znaczną zdolność do wzmacniania, którą można między innymi przypisać bardzo jednorodnej i zintegrowanej strukturze taśmy.

Jedna z cech charakterystycznych wynalazku jest to, że taśmę wytwarza się z ciągłych włókien składających się z włókien szklanych i włókien organicznych z pierwszego materiału termoplastycznego. Włókna, które zbiera się, składają się ze zmieszanych ze sobą elementarnych ciągłych włókien szklanych i pierwszego materiału termoplastycznego. W korzystnym rozwiązaniu włókna elementarne z termoplastycznego materiału organicznego stosowanego zwłaszcza we włóknach elementarnych do utworzenia taśmy są poliestrem, a zwłaszcza polietylenotereftalanem albo polibutylenotereftalanem, a podatny na wytłaczanie materiał organiczny jest polichlorkiem winylu z dodatkiem albo bez dodatku plastyfikatorów, wypełniaczy, pigmentów, barwników.

Połączenie tych dwóch materiałów umożliwia uzyskanie wzmocnionego profilu o korzystnych właściwościach mechanicznych, włącznie z podwyższoną temperaturą.

Sposób wzmacniania według wynalazku stosuje się zatem korzystnie do korpusów profilowych wykonanych z barwnego materiału plastycznego, umieszczonego przynajmniej na części ich powierzchni, które pochłaniają stosunkowo więcej ciepła niż materiały przezroczyste.

Zgodnie z rozwiązaniami według wynalazku taśma może przyjmować różne kształty, i polega to zwłaszcza na odwijaniu ze szpul ciągłego włókna elementarnych włókien wzmacniających i pierwszego materiału termoplastycznego, a w czasie zbierania włókien w postaci pokładu polega na regulowaniu

PL 198 606 B1 naprężenia włókien albo przed przejściem pokładu włókien do strefy ogrzewania włókna są pozbawiane wszelkiej elektryczności statycznej.

Złożona postać umożliwia wzmacnianie w sposób ciągły kilku ścianek za pomocą przynajmniej tej samej taśmy.

Element stolarski wykonany według wynalazku może stanowić element ramy stolarskiej, a zwłaszcza ościeżnicy, skrzydła okiennego, okiennicy, drzwi i portalu.

Zastosowanie według wynalazku termoplastycznego materiału organicznego wprowadzonego do ciągłych włókien wzmacniających umożliwia wytwarzanie taśmy wzmacniającej na drodze suchej, w sposób prosty w porównaniu ze zwykłymi sposobami.

Jak to zostanie wyjaśnione w dalszej części opisu przez taśmę rozumie się materiał o kształcie płaskim, albo też który może przybierać kształt o przekroju bardziej złożonym, w którym każda część jest podobna do taśmy.

Taśma może być giętka, a zwłaszcza może być podatna na zwijanie, gdy taśma jest w zasadzie płaska albo mniej lub bardziej sztywna.

Z drugiej strony przez określenie „scalony” rozumie się fakt, że włókna wzmacniające są nasycone pierwszym materiałem termoplastycznym, tak że taśma ma pewną spójność i pewną zwartość, które umożliwiają manipulowanie nią bez uszkodzenia.

Zgodnie z wynalazkiem wstępne wytwarzanie scalonego wzmocnienia gwarantuje integrację wzmocnienia w wymaganym kształcie i z wymaganą geometrią w profilu, a z drugiej strony impregnacja za pomocą pierwszego materiału termoplastycznego zapewnia rzeczywiste związanie wzmocnienia z jednym albo wieloma podatnymi na wytłaczanie materiałami, które tworzą korpus profilu.

Zgodnie ze szczególnym rozwiązaniem taśmę wytwarza się z ciągłych włókien składających się z włókien szklanych i włókien organicznych z pierwszego materiału termoplastycznego. Wymieniony pierwszy materiał termoplastyczny można wybierać spośród poliolefin, a zwłaszcza polietylenu, polipropylenu, i poliestrów, a zwłaszcza polietylenotereftalanu, polibutylenotereftalanu. Ponieważ włókna, które zbiera się, składają się ze zmieszanych ze sobą szklanych ciągłych włókien elementarnych i z materiału termoplastycznego, to wewnętrzna struktura tych włókien ułatwia impregnację włókien szklanych materiałem termoplastycznym, a zwłaszcza polepsza jednorodność impregnacji w celu utworzenia samej taśmy bardzo jednorodnej.

Wprowadzany co najmniej drugi, podatny na wytłaczanie materiał, który został poddany kondycjonowaniu za pomocą urządzenia do wytłaczania może być zwłaszcza poliolefiną albo polichlorkiem winylu.

Szczególną zaletą zastosowania w układzie według wynalazku urządzenia do formowania jest to, że zapewnia ono także centrowanie pokładu włókien ponieważ zawiera dwa wałki o różnych kształtach, które są przesunięte względem siebie i obracają się w przeciwnych kierunkach. Dolny wałek ma kształt cylindryczny a górny wałek ma kształt hiperboliczny. Dzięki temu pokład włókien jest skoncentrowany dookoła centralnej osi przesuwu w czasie przechodzenia pomiędzy tymi dwoma wałkami i włókna przylegają do siebie.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie w rzucie z góry układ do wytwarzania taśmy, według wynalazku, fig. 2 do fig. 6 - w widokach perspektywicznych niektóre części urządzenia wchodzące w skład układu z fig. 1, odpowiednio urządzenia do regulacji naprężenia włókien, obracającego się urządzenia do impregnacji, dwóch wariantów pierwszego urządzenia do formowania i drugiego urządzenia do formowania, fig. 7 - przebieg właściwości mechanicznych w zależności od temperatury profilu otrzymanego według wynalazku, a fig. 8 - w widoku w przekroju element stolarski według wynalazku.

Układ 1 widoczny na fig. 1 umożliwia wytwarzanie profilu 10 według wynalazku, który jest utworzony z jednej strony z taśmy ciągłych włókien wzmacniających rozmieszczonych równolegle i przylegających do siebie oraz połączonych ze sobą na stałe za pomocą pierwszego materiału termoplastycznego, a z drugiej strony za pomocą drugiego materiału plastycznego stykającego się ściśle z wymienioną taśmą lub wymienionymi taśmami.

Każde włókno wprowadzone do handlu przez firmę VETROTEX pod nazwą handlową TWINTEX® i wytwarzane w sposób znany z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 599 695 jest utworzone z dokładnie ze sobą zmieszanych elementarnych włókien szklanych i włókien z organicznego materiału termoplastycznego typu poliolefiny albo poliestru.

Układ 1 do wytwarzania elementu stolarskiego stanowi linię produkcyjną patrząc w kierunku do przodu, a w jego skład wchodzi rama natykowa 20 wyposażona w szereg szpul 2 utworzonych z nawiniętych elementarnych włókien 11, umieszczonych na trzpieniach 21, płytka oczkowa 30, urządzenie do

PL 198 606 B1 regulacji naprężenia włókien 40, grzebień 50, urządzenie antystatyczne 60, piec 70, urządzenie do impregnacji 80, pierwsze urządzenie do formowania 100, a zwłaszcza matryca przelotowa, drugie urządzenie do formowania 200, a zwłaszcza matryca przelotowa, urządzenie do wytłaczania 300, kalander 110, zbiornik z cieczą chłodzącą 120 i ciągarka gąsienicowa 130.

Rama natykowa 20 ma na celu odwijanie elementarnych włókien 11 z każdej szpuli 2. Może być także rama 11, która ma podstawę wyposażoną w poziome trzpienie obrotowe 21, które podpierają każdą szpulę 2.

W jednym z wariantów można stosować ramę natykowa z odwijaniem, która jednak powoduje skręcanie się włókien, które nie jest stałe wychodząc z jednego skrętu na długości 50 cm aż do jednego skrętu na długości na 1 m. Taki skręt skutkuje ograniczaniem minimalnej grubości wykończonej taśmy, zwłaszcza nie pozwalając zejść poniżej 0,3 mm w przypadku szpul o grubości włókien 982 tex. Poza tym ten skręt może przyczyniać się do plątania się włókien w czasie przesuwania się taśmy wzdłuż linii produkcyjnej, powodując powstawanie supłów, powstawanie nierównoległych i nie naprężonych włókien w już utworzonej taśmie.

Skutkiem tego korzystne jest stosowanie ramy natykowej z funkcją odwijania, zwłaszcza do wykonywania taśmy o małej grubości (mniejszej niż 0,2 mm). Tymczasem w tym przypadku okazuje się konieczne ustawienie urządzenia do regulacji naprężenia włókien 40 pokazanego na fig. 1 i 2, które umożliwia nastawianie poziomu całkowitego naprężenia pokładu włókien.

Płytka oczkowa 30, widoczna także na fig. 2, jest umieszczona w płaszczyźnie pionowej i równoległej do osi obrotu 21 ramy natykowej 20. Umożliwia ona grupowanie elementarnych włókien 11, z których każde przechodzi przez oczko 31 celem poprowadzenia do urządzenia do regulacji naprężenia włókien 40 pod kątem dostosowanym do wymaganego naprężenia włókien. Oczka 31 są wykonane w znany sposób z materiału ceramicznego aby nie uszkodzić przechodzących przez nie włókien 11.

Urządzenie do regulacji naprężenia włókien 40, które jest przedstawione na fig. 2, jest połączone z płytką oczkową 30. Składa się ono z szeregu cylindrycznych prętów 41 ustawionych w szachownicę jedne nad drugimi, na których i pod którymi biegną, wychodzące z płytki oczkowej 30, włókna 11 w taki sposób, że kreślą one identyczne sinusoidy, których amplituda ma wpływ na naprężenie włókien 11.

Cylindryczne pręty 41 mają regulowaną wysokość umożliwiając zmianę amplitudy sinusoid, której powiększenie powoduje dodatkowe naprężenie włókien 11.

Cylindryczne pręty 41 są wykonane korzystnie z mosiądzu albo z materiału ceramicznego w celu ograniczenia zjawisk elektrostatycznych indukowanych na skutek tarcia włókien 11.

Na wyjściu z urządzenia 40 jest umieszczony grzebień 50, którego zęby 51 grupują i ustawiają równolegle do siebie włókna 11 w regularnych odstępach w celu otrzymania pokładu włókien 12 w postaci wiązek włókien.

Pomiędzy grzebieniem 50 i wejściem do pieca 70 jest umieszczone urządzenie elektryczne będące urządzeniem antystatycznym 60 służące do eliminowania wszelkiej elektryczności statycznej, którą mogłyby być naładowane włókna 11, tak aby uniknąć rozluźnienia się włókien, co mogłoby powodować ich uszkodzenie w piecu 70.

Piec 70 działa na zasadzie konwekcji gorącego powietrza, przy czym równie dobrze mogłoby chodzić o piec pracujący na podczerwień.

Ogrzewanie pokładu 12 włókien drogą przepuszczania go przez piec 70 odbywa się w takiej temperaturze, że po swoim wyjściu z pieca 70 pokład 12 włókien ma temperaturę wystarczającą do osiągnięcia temperatury topnienia termoplastycznego tworzywa włókien 11, aby to ostatnie, po stopieniu, przyklejało się i pogrążało we włóknach szklanych pokładu włókien 12.

Piec 70 może składać się z dwóch umieszczonych kolejno pieców: pierwszego i drugiego, umieszczonych obok siebie, patrząc do kierunku przesuwu taśmy. Funkcja pierwszego pieca polega, jak opisano wyżej, na ogrzewaniu pokładu włókien, natomiast funkcja drugiego pieca polega na kondycjonowaniu pokładu włókien w niższej temperaturze, przystosowanej do wprowadzania pokładu włókien 12 do urządzenia do formowania 100.

Za piecem 70 znajduje się obrotowe urządzenie 80 do impregnacji włókien, które spłaszcza pokład włókien 12, tak aby usunąć powietrze spomiędzy włókien, równomiernie rozłożyć stopiony materiał termoplastyczny na całej szerokości pokładu włókien 12 i zapewnić pełną impregnację elementarnych włókien szklanych materiałem termoplastycznym.

Urządzenie do impregnacji włókien 80 jest utworzone z trzech rozmieszczonych w trójkąt członów, pomiędzy którymi przesuwa się pokład włókien 12. W pierwszym sposobie rozwiązania wynalazku członami mogą być przez stałe pręty, których odstęp nastawia się w celu wyregulowania nacisku

PL 198 606 B1 koniecznego do impregnacji włókien· Pręty mogą być prętami grzejnymi w celu utrzymywania materiału termoplastycznego w temperaturze plastyczności bez przyklejania się do powierzchni prętów· W związku z tym powierzchnia może być wykonana z odpowiedniego przystosowanego do tego celu materiału albo też może być poddana specjalnej obróbce·

W jednym z wariantów, pokazane na fig· 3, urządzenie 80 jest utworzone z trzech walców 81 ustawionych równolegle względem siebie ustawionych w trójkąt w taki sposób, że dwa walce 81 są na dole i jeden walec 81 jest na górze· Walce 81 są walcami grzejnymi i osiągają temperaturę wystarczającą do utrzymywania termoplastycznego materiału pokładu włókien 12 w stanie plastyczności·

Walce 81 są walcami obrotowymi, przy czym walce dolne obracają się zgodnie z kierunkiem F przesuwania się pokładu włókien 12, natomiast walec górny obraca się w kierunku przeciwnym, przy czym prędkości obrotu walców 81 są identyczne i odpowiadają prędkości przesuwania się pokładu włókien 12·

Wysokość walca górnego można regulować w celu ustalenia wystarczającego nacisku na pokład włókien 12, tak aby zapewnić impregnację włókien szklanych materiałem termoplastycznym·

Na powierzchniach walców 81 stykających się z pokładem włókien 12 szybko odkłada się warstewka materiału termoplastycznego· Dlatego też każdy z walców 81 jest korzystnie wyposażony w ostrze 82 spełniające funkcję zgarniaka, którego zadaniem jest jednoczesne usuwanie zbędnych zwojów z elementarnych włókien szklanych i wspomaganie jednorodnego rozprowadzania stopionego materiału termoplastycznego, topiącego się pod wpływem ciepła, na całej długości taśmy· W ten sposób, w przypadku pozostawienia nadmiernej grubości warstewki na każdym walcu 81, ten nadmiar umożliwia dodatkowe owijanie elementarnych włókien szklanych, które byłyby ewentualnie niedostatecznie pokryte·

Nachylenie ostrzy 82 można regulować, tak aby zoptymalizować ich skuteczność·

W jednym z wariantów, w tym samym celu, a mianowicie regulacji rozprowadzania materiału termoplastycznego, zamiast stosować ostrza 82, trzy walce 81 są napędzane z prędkością obrotu nieznacznie mniejszą niż prędkość przesuwania się pokładu włókien 12· Takie rozwiązanie wymaga nie tylko walców 82, lecz także umieszczenia na swoim miejscu mechanizmu regulowania prędkości·

Należy nadmienić, że można by zastosować piec, w którym umieszczono by urządzenie 80 do impregnacji włókien, które znosiłoby temperaturę pieca·

Na wyjściu z pieca 70 jest umieszczone pierwsze urządzenie do formowania 100, które może być wyposażone w matrycę przelotową o skalibrowanym przekroju poprzecznym odpowiednim do formowania pokładu włókien 12 do kształtu i do wymiarów wymaganych przez taśmę· Zgodnie z różnymi rozwiązaniami otwór w matrycy poprzecznej może być w zasadzie prostokątny i służyć do formowania taśmy płaskiej, która mogłaby być ewentualnie następnie odkształcana albo mieć kształt bardziej złożony w celu ukształtowania taśmy zgodnej ze szczególnym profilem· Otwór matrycy przelotowej jest wykonany korzystnie w postaci wymiennego elementu, który mocuje się na stałej podporze, co umożliwia łatwe czyszczenie i wymianę·

Matryca przelotowa jest korzystnie matrycą grzejną celem utrzymywania powierzchni formujących w temperaturze bliskiej temperaturze topnienia albo w temperaturze plastyczności termoplastycznego materiału pokładu włókien· Ogrzewanie prowadzi się, na przykład, za pomocą jednego albo kilku oporowych elektrycznych pasów grzejnych obejmujących jedną albo kilka stref matrycy·

Na figurze 4 przedstawiono pierwsze urządzenie do formowania 100 składające się z jednej matrycy przelotowej· Matryca przelotowa składa się z cylindrycznego korpusu 105 mającego z przodu szeroki otwór 107, przez który wprowadza się pokład włókien 12, wnękę 106, której szerokość jest stała, zaś wysokość zmniejsza się aż do pożądanej grubości formowanej taśmy, zaś z tyłu jest wyjście 108, przez które wychodzi uformowana taśma 13· Część cylindrycznego korpusu 105 jest umieszczona w korpusie grzejnym 109· Ogrzewanie można zwłaszcza zapewnić za pomocą oporów elektrycznych w postaci pasów grzejnych rozmieszczonych dookoła korpusu grzejnego 109 i ewentualnie dookoła tej części w zasadzie cylindrycznego korpusu 105, która wystaje poza korpus grzejny 109·

W jednym z wariantów urządzenie do formowania 100 może zawierać wałki o różnych kształtach, pomiędzy którymi przesuwa się podkład włókien 12· Chociaż możliwe jest także wytwarzanie taśmy uformowanej zgodnie z tym wariantem, to jest on przeznaczony zwłaszcza do wykonywania taśmy płaskiej·

W ten sposób urządzenie według tego wariantu zawiera, tak jak przedstawiono na fig· 5, dolny cylindryczny wałek 101 i górny wałek 102 w kształcie hiperboloidy, lekko przesunięty do tyłu względem pionu przechodzącego przez dolny wałek 101, przy czym obydwa wałki 101, 102 są wałkami

PL 198 606 B1 obracającymi się i grzejnymi w celu utrzymania w temperaturze plastyczności termoplastycznego materiału pokładu włókien 12.

Urządzenie do formowania 100 jest przeznaczone do przekształcania pokładu włókien 12 w taśmę 13 o stałej grubości, utworzoną poprzez zbliżanie się do siebie włókien 11 aby uzyskać poprzeczną ciągłość w taśmie 13. W ten sposób urządzenie 100 gromadzi pokład włókien 12 dookoła centralnej osi linii produkcyjnej w celu zmniejszenia jego szerokości, która uległa zwiększeniu w czasie jego przechodzenia do urządzenia do impregnacji włókien 80 i rozgęszcza ją względem środkowej osi linii produkcyjnej w celu dogodnego prowadzenia taśmy 13 do przodu w kierunku kalandra 110.

Zbieranie i prowadzenie w kierunku środka uzyskuje się dzięki hiperboloidalnemu kształtowi górnej rolki 102, która dzięki regulacji swojej wysokości umożliwia przykładanie lekkiego nacisku na górną powierzchnię pokładu włókien 12 celem zagęszczenia go.

Dzięki obracaniu się wałków 101 i 102 w kierunkach przeciwnych unika się z jednej strony wyciskania materiału termoplastycznego, a z drugiej strony jego gromadzenia, co mogłoby szkodzić regularności jego rozmieszczania, a skutkiem tego i zmieniałoby grubość taśmy.

Za pierwszym urządzeniem 100 do formowania jest umieszczone widoczne na fig. 5 drugie urządzenie 200 do formowania. Urządzenie do formowania 200 ma matrycę przelotową, do której z jednej strony jest doprowadzana co najmniej jedna taśma 13, otrzymana jak opisano wyżej, a z drugiej strony jest zasilana z urządzenia do wytłaczania 300, a zwłaszcza wytłaczarki znanej specjaliście w tej dziedzinie, która doprowadza pod ciśnieniem co najmniej jeden, podatny na wytłaczanie, drugi stopiony materiał organiczny 330.

Na figurze 6 przedstawiono w widoku perspektywicznym, w przekroju poprzecznym urządzenie do formowania 200. Przekrój jest poprowadzony prostopadle do płaszczyzny taśmy 13 i w kierunku przesuwania się taśmy 13. Tak poprowadzony przekrój umożliwia pokazanie środków służących do doprowadzania podatnego na wytłaczanie materiału i drogę tego ostatniego do urządzenia 200 do formowania.

Urządzenie do formowania 200 ma wejście 201 dla taśmy 13 wprowadzonej w kierunku strzałki F1 i wejście 211 dla drugiego, podatnego na wytłaczanie, materiału 330 wprowadzanego w kierunku strzałki F2.

Taśma 13 przesuwa się we wnęce 202 kończąc się we wnęce 203. Podatny na wytłaczanie materiał 330 przepływa kanałami 212, 213 usytuowanymi w pewnej odległości od wnęki 202. Kanały 212, 213 są przeznaczone do zasilania wnęki 203 z kilku stron podatnym na wytłaczanie materiałem 330.

Kanały 212, 213 mają zwężenia 214, 215 kończące się w kanałach 216, 217 o mniejszym przekroju niż przekrój kanału 212, 213. W ten sposób można wytworzyć nadciśnienia w podatnym na wytłaczanie, stopionym materiale 330. Wloty kanałów 216, 217 znajdują się we wnęce 203.

Wnęka 203 jest ograniczona ściankami 218, 219 utworzonymi przez nachylone płaszczyzny, które prowadzą do wyjścia 204. W ten sposób otrzymuje się zbieżny układ, który umożliwia doprowadzanie podatnego na wytłaczanie materiału 330 do zetknięcia się z taśmą 13. Przyłożone nadciśnienie P umożliwia wywołanie ścisłego styku pomiędzy podatnym na wytłaczanie materiałem 330 i taśmą 13 unikając jednocześnie wypychania materiału termoplastycznego do tyłu.

Wnęka 203 może mieć taki kształt, aby podatny na wytłaczanie materiał 330 spływał w sposób jednorodny ze wszystkich kierunków dookoła taśmy 13. W celu uzyskania takiego działania można zwłaszcza stosować prowadnicę w kształcie stożka ściętego mającego nachylone ścianki boczne 219, 220, które są rozmieszczone dookoła wnęki 202.

Strumień podatnego na wytłaczanie materiału 330 można kierować także w ten sposób, aby taśmę 13 odpowiednio umieścić i otrzymać w ten sposób profil 14, w którym wzmocnienie znajduje się w odpowiednim miejscu, w zależności od planowanego zastosowania profilu 14.

Należy nadmienić, że położenie urządzenia do wytłaczania 300, przedstawione tu w postaci głowicy krzyżowej, nie jest w żadnej mierze ograniczone i w związku z tym może znajdować się ono w każdym położeniu dookoła osi przesuwu taśmy 13.

Poza tym należy brać pod uwagę także układ do realizacji sposobu, w którym urządzenie do wytłaczania 300 jest umieszczone zgodnie z kierunkiem przesuwu profilu. W szczególności należy brać pod uwagę fakt, że urządzenie do wytłaczania 300 dostarcza podatny na wytłaczanie materiał 330 w osi przesuwu profilu 14, 10, gdzie co najmniej jedna taśma 13 jest doprowadzana w co najmniej jednym którymkolwiek kierunku i zbiega się w osi przesuwu profilu 14, 10, po wejściu do urządzenia do formowania 200.

W ten sposób jest możliwe otrzymywanie profili 10 wzmocnionych kilkoma taśmami 13.

PL 198 606 B1

Kalander 110 znajduje się za urządzeniem do formowania 200, które prowadzi profil 14. Chłodzenie profilu 14 rozpoczyna się od wyjścia z matrycy przelotowej ponieważ profil 14 styka się z otaczającym powietrzem i jest przesuwany w kierunku elementów chłodzących celem utrwalenia wymiarów profilu 14 i nadania mu ostatecznego wyglądu oraz otrzymania wykończonego profilu 10. W kalandrze 110 profil 14 chłodzi się w celu spowodowania zakrzepnięcia drugiego, podatnego na wytłaczanie materiału i uzyskania gładkiej zewnętrznej powierzchni profilu 14.

Kalander 110 składa się z walców, ewentualnie chłodzonych na skutek wewnętrznej cyrkulacji wody. Jeszcze korzystniej będzie jeśli zastosuje się chłodzoną matrycę przelotową o tym samym profilu i o tym samym wymiarze, co matryca gorąca w urządzeniu do formowania 100, przy czym może ona mieć temperaturę, na przykład, od temperatury otoczenia do temperatury 200°C.

Opuszczający kalander 110 profil 10 jest poddawany chłodzeniu końcowemu, które prowadzi się w zbiorniku 120 z cieczą chłodzącą, a zwłaszcza z wodą, umieszczonego za kalandrem 110. Profil 10 przechodzi przez zbiornik 120. Zbiornik 120 może zawierać zespół do natryskiwania profilu 10 cieczą chłodzącą.

W czasie prowadzenia całego procesu chłodzenia cała masa drugiego, podatnego na wytłaczanie materiału, jak również pierwszy materiał termoplastyczny krzepnie w celu uzyskania trwałego połączenia włókien ze sobą jak również uzyskania połączenia wzmocnień włóknistych z osnową drugiego podatnego na wytłaczanie materiału.

Do zbiornika 120 z cieczą chłodzącą jest dołączona ciągarka gąsienicowa 130, która stanowi w znany sposób element napędowy włókien, taśmy i profilu wywierając siłę napędową wzdłuż linii produkcyjnej. Ciągarka nadaje szybkość odwijania i przesuwania się pokładu włókien, a następnie taśmy, i profilu.

Układ 1 może zawierać na końcu linii produkcyjnej nożyce przeznaczone do odcinania uzyskanego profilu 10, tak aby ułatwić jego magazynowanie.

Realizację sposobu można prowadzić w sposób następujący:

Rozpoczęcie procesu ma miejsce początkowo drogą ciągnięcia i ręcznego prowadzenia każdego włókna 11 odwijanego ze szpul 2 aż do ciągarki 130, w której każde włókno jest wtedy utrzymywane w stanie zaciśnięcia, przy czym zespół włókien przechodzi przez różne opisane wyżej urządzenia. W tym przykładzie wykonania chodzi o 35 pasm zmieszanych ze sobą włókien kompozytowych szkło-poliester o nazwie handlowej Twintex®, którego całkowite miano 860 tex zawiera 65% wagowo włókien szklanych. Poliester, a zwłaszcza polietylenotereftalan, stanowi wtedy pierwszy materiał termoplastyczny.

Temperaturę pieca 70, jak również innych elementów grzejnych układu 1, podnosi się w celu osiągnięcia temperatury nieznacznie wyższej niż temperatura topnienia poliestru, to jest 254°C w przypadku polietylenotereftalanu.

Inne elementy składowe układu 1 działają w następujących temperaturach:

- człony urządzenia impregnacyjnego 80: 290°C,

- rolki pierwszego urządzenia do formowania 100 według rozwiązania przedstawionego na fig. 5: 270°C do 300°C,

- pierwsze urządzenie do formowania 100 według rozwiązania z matrycą przelotową: 310°C,

- drugie urządzenie do formowania 200: 190°C do 200°C w strefie, w której taśma 13 ściśle styka się z drugim, podatnym na wytłaczanie materiałem 330.

Następnie uruchamia się ciągarkę 130 i rozpoczyna odwijanie ze szpul 2. Włókna 11 przechodzą przez oczka 31, a następnie na prętach 41 do urządzenia 40 i są zbierane za pomocą zębów 51 grzebienia 50 w celu utworzenia na wyjściu pokładu 12 równoległych włókien.

Następnie pokład włókien 12 napotyka na urządzenie elektryczne będące urządzeniem antystatycznym 60, które usuwa wszelką elektryczność statyczną.

W następnym etapie pokład włókien 12 wchodzi do pieca 70, tak że pierwszy materiał termoplastyczny osiąga swoją temperaturę topnienia. Na wyjściu z pieca 70 pokład włókien 12 przechodzi pomiędzy walcami grzejnymi 81 urządzenia do impregnacji włókien 80, które umożliwiają jego walcowanie z jednoczesnym usuwaniem powietrza i jednorodne rozprowadzanie pierwszego materiału termoplastycznego, który otacza w ten sposób elementarne włókna szklane 11. Należy mieć na uwadze to, że ilość materiału termoplastycznego nie powinna być dozowana, ponieważ łączy się ona bezpośrednio w jedną całość z pierwszym materiałem taśmy drogą zmieszania się z elementarnymi włóknami szklanymi. Po przejściu do urządzenia do impregnacji włókien 80 temperatura pokładu włókien osiąga temperaturę 260°C do 270°C.

PL 198 606 B1

Następnie pokład włókien 12 przesuwa się pomiędzy walcami 81 albo przez matrycę przelotową pierwszego urządzenia do formowania 100 w celu przekształcenia się w taśmę 13 utworzoną poprzez ściśnięcie włókien ze sobą i rozmieszczenie ich obok siebie. Po uformowaniu taśma 13 ma temperaturę od 270°C do 280°C.

Z kolei taśma 13 wchodzi do drugiego urządzenia do formowania 200 po przejściu drogi, podczas której trochę się schłodzi, a mianowicie do temperatury około 210°C.

Drugie urządzenie do formowania 200 jest zasilane jednocześnie drugim podatnym na wytłaczanie materiałem 330.

Taśma 13 styka się z drugim, podatnym na wytłaczanie materiałem 330, co ma miejsce w temperaturze od około 190°C do 200°C.

Następnie uzyskany profil 14 przechodzi pomiędzy walcami zimnego kalandra 110, który utrwala jego ostateczny kształt zestalając powierzchnię drugiego, podatnego na wytłaczanie materiału i łącząc na stałe włókna ze sobą. W ten sposób otrzymuje się profil 10, według wynalazku, o stałej grubości i gładkim wyglądzie. Na wyjściu z kalandra 110 profil 10 ma temperaturę 100°C.

Aby ułatwić i przyspieszyć chłodzenie całego profilu 10 przepuszcza się go przez ciecz chłodzącą znajdującą się w zbiorniku 120 i ponieważ jej temperatura wynosi 30°C. Na wyjściu ze zbiornika 120 profil 10 staje się on profilem stałym i dostatecznie sztywnym aby być gotowym do cięcia w celu ułatwienia magazynowania, transportu i dalszego stosowania.

W ten sposób otrzymuje się profile kompozytowe, które mają ścisłe połączenie pomiędzy taśmą wzmacniającą i osnową utworzoną przez drugi, podatny na wytłaczanie materiał. Gdy wywołane nadciśnienie P ma dostateczną wartość, to otrzymany profil 10 jest pozbawiony porowatości.

Na figurze 8 przedstawiono element ramy okiennej, otrzymany według wynalazku.

Ten element stanowi profil 400, którego przekrój wyznacza dwie w zasadzie równoległe ścianki 402, przeznaczone do utworzenia zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni okna. Dwie ścianki 402 są oddzielone zespołem komór 403, 404, które nadają profilowi właściwości izolacji cieplnej.

Każda ścianka 402 jest wzmocniona taśmą 401, która jest wprowadzona do profilu 400 wykonanego z tworzywa sztucznego i umieszczona na dwóch równoległych częściach ścianek 402, jak również na częściach 405, 406, które tworzą załamanie pod kątem odpowiednio rozwartym i prostym.

Taką konfigurację można otrzymać albo formując taśmę o przekroju kątowym albo w kształcie litery L począwszy od urządzenia do formowania 100 albo tylko w czasie jej wprowadzania do matrycy przelotowej urządzenia do formowania 200.

Sposób według wynalazku umożliwia wytwarzanie profilu 400 w sposób ciągły za pomocą takiego układu, jaki został pokazany na fig. 1, ewentualnie z uwzględnieniem modyfikacji polegającej na zasilaniu matrycy przelotowej urządzenia do formowania 200 innym podatnym na wytłaczanie materiałem, a zwłaszcza elastomerem, w celu utworzenia jednocześnie z korpusem profilu 400 krawędzi uszczelniającej 407 drogą współbieżnego wytłaczania materiałów plastycznych.

W celu zilustrowania zalet wyrobów otrzymanych opisanym wyżej sposobem podjęto próby wytwarzania profili, a próbki tych profili stanowiły przedmiot prób mechanicznych.

Profile wytworzone w tych próbach są profilami pełnymi.

Zbadane próbki mają przekrój prostokątny o szerokości 30 mm i grubości 7,5 mm.

Taśma wzmacniająca mierzy około 18 mm szerokości i 1 mm grubości. Szeroka powierzchnia czołowa taśmy znajduje się w odstępie 1 mm od pierwszej szerokiej powierzchni czołowej próbki. Taśma została pokryta drugim podatnym na wytłaczanie materiałem o grubości około 5,5 mm z jednej strony i 1 mm z drugiej strony.

Taśma została wypośrodkowana na szerokości profilu, a zatem otoczona na szerokości około 11 mm przez drugi podatny na wytłaczanie materiał.

Drugim podatnym na wytłaczanie materiałem jest polichlorek winylu (PCW).

Próby mechaniczne wytrzymałości na zginanie w 3 punktach na próbce o przekroju 30 x 7,5, jak wskazano poprzednio, z odległością pomiędzy podporami równą 20-krotnej grubości próbki, wykonane w temperaturze otoczenia według normy ISO 14125 w temperaturze otoczenia, pozwoliły określić następujący moduł sprężystości profilu:

otrzymuje się: E_profii_u = 3600 ± 200 MPa

Dla porównania profil z samego PCW o tych samych wymiarach ma moduł sprężystości E_PCW = 2650 MPa.

Wpływ taśmy wzmacniającej prowadzi do zwiększenia modułu sprężystości rzędu 40%.

PL 198 606 B1

Możliwe jest zoptymalizowanie zwiększenia modułu opisanego profilu przemieszczając oś taśmy wzmacniającej w stosunku do osi obojętnego włókna profilu.

Druga seria prób wykonanych na próbkach profili o tych samych wymiarach, w których taśma wzmacniająca została odsunięta od osi obojętnego włókna profilu, umożliwiła w ten sposób uzyskanie wyników następujących:

Ep_ro_fii = 4800 ± 100 MPa, to jest zwiększenie modułu sprężystości o około 80%.

Trzecia seria prób została przeprowadzona z profilem o grubości podwójnej grubości poprzedniej, to jest 15 mm, albo z umieszczeniem dwóch taśm wzmacniających o grubości 1 mm i o szerokości 18 mm.

Główne zewnętrzne powierzchnie czołowe dwóch taśm znajdują się w odstępie 1 mm od szerokiego brzegu profilu. Stąd pomiędzy wewnętrznymi brzegami dwóch taśm znajduje się około 11 mm drugiego materiału plastycznego.

W ten sposób w przypadku tego profilu uzyskuje się moduł sprężystości: E_{profil z dwi}ema tamami = 7350 ± 200 MPa.

Zwiększenie modułu sprężystości jest prawie 3 razy większe w stosunku do samego PCW.

Inne mechaniczne próby wytrzymałości na zginanie w 3 punktach przeprowadzono za pomocą czwartej serii próbek zmieniając temperaturę próbki.

Zbadane próbki mają przekrój prostokątny o szerokości 13 mm i grubości 3,7 mm, przy czym taśma wzmacniająca o grubości około 1 mm jest zawsze usytuowana w odstępie około 1 mm od pierwszej czołowej powierzchni próbki. Odległość pomiędzy podporami wynosi wtedy 48 mm.

Próby mechaniczne wykonane w zakresie temperatur od 30° do 120°C umożliwiły określenie modułu sprężystości profilu w każdej z temperatur próby. Zmiana modułu jest przedstawiona na fig. 7 za pomocą krzywej pokazanej linią ciągłą w przypadku profilu wzmocnionego według wynalazku i za pomocą linii przerywanej w przypadku profilu nie wzmocnionego. Na fig. 7 przedstawiono względne zmiany modułu, to jest dlaczego dwie krzywe wychodzą z tego samego punktu początkowego w temperaturze 30°C.

Uwzględniając stosunkowo mało korzystną geometrię profilu ze wzmocnieniem usytuowanym stosunkowo blisko osi obojętnego włókna profilu, różnica modułów w temperaturze otoczenia jest jednak stosunkowo mniej wyraźna niż w serii poprzednich prób.

W przypadku nie wzmocnionej próbki z PCW obserwuje się bardzo szybkie zmniejszenie modułu sprężystości, gdy temperatura zwiększa się z przejściem w stan szklisty w przypadku temperatury rzędu 100°C. Tytułem wskazówki moduł jest rzędu 1000 MPa w temperaturze 80°C i rzędu kilku MPa w temperaturze 120°C.

W przypadku wzmocnionej próbki z PCW obserwuje się pewną stabilność modułu sprężystości, gdy temperatura wzrasta, co najmniej aż do 70-80°C, z mniej szybkim spadkiem w przypadku temperatur wyższych, a poza tym z przejściem w stan szklisty w przypadku temperatury rzędu 90°C. Tytułem wskazówki moduł jest wyższy niż 2000 MPa w temperaturze 80°C i rzędu 500 MPa w temperaturze 120°C.

W ten sposób wykazuje się, że uzyskuje się doskonałe przejście obciążenia pomiędzy osnową termoplastyczną i wzmocnieniem zarówno w temperaturze otoczenia, jak i w temperaturze podwyższonej.

Nie wiążąc się z tym wyjaśnieniem, przypuszcza się, że istnieje doskonała spójność spowodowana przez różne etapy procesu, a mianowicie przez utworzenie taśmy z włókien szklanych i włókien organicznych, która nadaje jej te znaczące właściwości.

Opisane poprzednio rozwiązania nie są w żadnym przypadku rozwiązaniami ograniczającymi i można brać zwłaszcza pod uwagę wytwarzanie profilu, w którym taśma wzmacniająca przystosowuje się do innych konfiguracji.

Claims

1. Element stolarski, składający się z co najmniej jednego profilu wytłoczonego z drugiego podatnego na wytłaczanie materiału organicznego wzmocnionego co najmniej jedną taśmą wzmacniającą utworzoną z ciągłych, elementarnych włókien szklanych i z pierwszego termoplastycznego materiału organicznego, znamienny tym, że taśma (401) jest utworzona z umieszczonych równolegle względem siebie włókien ciągłych na bazie ciągłych elementarnych włókien szklanych i pierwszego termoplastycznego materiału organicznego, przy czym pierwszy termoplastyczny materiał organiczny jest

PL 198 606 B1 oparty na bazie poliestru zwłaszcza politereftalanu etylenu albo politereftalanu butylenu, zaś włókna (11) są ze sobą zmieszane·

2· Element według zastrz· 1, znamienny tym, że taśma (401) jest utworzona z elementarnych włókien szklanych drogą ścisłego impregnowania pierwszym termoplastycznym materiałem organicznym ciągłych elementarnych włókien pierwszego termoplastycznego materiału organicznego·

3· Element według zastrz· 2, znamienny tym, że drugi podatny na wytłaczanie materiał organiczny jest polichlorkiem winylu·

4· Element według zastrz· 1, znamienny tym, że przynajmniej część powierzchni profilu (400) jest barwnym, podatnym na wytłaczanie materiałem organicznym·

5· Element według zastrz· 4, znamienny tym, że profil (400) ma co najmniej jedną komorę (404) i co najmniej jedną ściankę (402) wzmocnioną co najmniej jedną taśmą (401)·

6· Element według zastrz· 4, znamienny tym, że profil (400) jest profilem pełnym·

7· Element według zastrz· 1, znamienny tym, że taśma (401) ma w przekroju poprzecznym kształt prostokątny·

8· Element według zastrz· 1, znamienny tym, że taśma (401) ma w przekroju poprzecznym kształt złożony, zwłaszcza kształt litery L, T, U, I i jodełki·

9· Element według zastrz· 5, znamienny tym, że kilka ścianek (402) jest wzmocnionych co najmniej jedną tą samą taśmą (401)·

10· Stolarski element ramowy, a zwłaszcza ościeżnicy i ewentualnie skrzydła okiennego i ewentualnie okiennicy, i ewentualnie drzwi, i ewentualnie portalu, znamienny tym, że zawiera element stolarski według jednego z zastrz· 1 do 9·

11· Sposób wytwarzania elementu stolarskiego, znamienny tym, że obejmuje co najmniej następujące etapy, przeprowadzone w ciągłej kolejności, polegające na tym, że zbiera się równolegle ciągłe włókna (11) na bazie ciągłych włókien szklanych i pierwszego materiału termoplastycznego i formuje się ogrzewając co najmniej jedną scaloną taśmę (13), w której włókna szklane są impregnowane pierwszym materiałem termoplastycznym, a następnie co najmniej jedną taśmę (13) wprowadza się do drugiego urządzenia formującego (200) kalibrowanego do przekroju profilu taśmy (13), i jednocześnie doprowadza się do drugiego urządzenia formującego (200) co najmniej jeden drugi, stopiony, podatny na wytłaczanie materiał organiczny (330), który styka się z taśmą albo taśmami, i otrzymuje się profil (10) utworzony z co najmniej jednego drugiego, podatnego na wytłaczanie materiału organicznego (330) wzmocnionego co najmniej jedną taśmą (13)·

12· Sposób według zastrz· 11, znamienny tym, że taśmę (13) formuje się z ciągłych włókien (11) zawierających włókna szklane i włókna organiczne z pierwszego materiału termoplastycznego·

13· Sposób według zastrz· 11, albo 12, znamienny tym, że włókna (11), które zbiera się, składają się z ciągłych elementarnych włókien szklanych i ciągłych elementarnych włókien z pierwszego materiału termoplastycznego, które miesza się ze sobą·

14· Sposób według zastrz· 13, znamienny tym, że sposób obejmuje następujące etapy polegające na tym, że napędza się i zbiera równolegle włókna (11) na bazie pierwszego materiału termoplastycznego i włókien szklanych w postaci co najmniej jednego pokładu włókien (12), po czym co najmniej jeden pokład włókien (12) wprowadza się do strefy, w której ogrzewa się go do temperatury osiągającej co najmniej temperaturę topnienia pierwszego materiału termoplastycznego bez osiągania temperatury plastyczności włókien wzmacniających, a następnie co najmniej jeden pokład włókien (12) przepuszcza się przez urządzenie do impregnacji (80), utrzymując jego temperaturę na poziomie temperatury ciągnienia pierwszego materiału termoplastycznego dla równomiernego rozprowadzenia pierwszego stopionego materiału termoplastycznego i nasycenia nim włókien szklanych·

15· Sposób według zastrz· 14, znamienny tym, że co najmniej jeden pokład włókien (12) wprowadza się do pierwszego urządzenia do formowania (100), utrzymując jego temperaturę na poziomie temperatury ciągliwości pierwszego materiału termoplastycznego, tak aby otrzymać co najmniej jedną taśmę (13) uformowaną przez zetknięcie ze sobą włókien (11) z utworzeniem ciągłości poprzecznej·

16· Sposób według zastrz· 5, znamienny tym, że ciągłe włókno z elementarnych włókien szklanych i pierwszego materiału termoplastycznego odwija się ze szpul, przy czym w czasie zbierania włókien w postaci pokładu włókien reguluje się naprężenia włókien·

17· Sposób według zastrz· 14, znamienny tym, że przed przejściem pokładu włókien (12) do strefy ogrzewania włókna (11) pozbawia się wszelkiej elektryczności statycznej·

PL 198 606 B1

18. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że na wyjściu z drugiego urządzenia do formowania (200) profil (14) chłodzi się utrwalając jego charakterystyczne wymiary i wygląd uzyskując profil końcowy (10).

19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że na końcu linii produkcyjnej profil końcowy (10) tnie się, po czym magazynuje się i/lub montuje się w element stolarski.

20. Układ do wytwarzania elementu stolarskiego, znamienny tym, że zawiera: ciągarkę gąsienicową (130) oraz grzebień (50) do równoległego zbierania ciągłych włókien na bazie ciągłych włókien szklanych i pierwszego materiału termoplastycznego oraz urządzenia grzejne, korzystnie piec (70) oraz urządzenie do impregnacji włókien (80), do formowania co najmniej jednej scalonej taśmy (13), w której włókna szklane są impregnowane pierwszym materiałem termoplastycznym ciągłych włókien na bazie ciągłych włókien szklanych i pierwszego materiału termoplastycznego, zmieszanych ze sobą oraz drugie urządzenie do formowania (200) skalibrowane do przekroju profilu (10) i urządzenie do wytłaczania (300) do jednoczesnego doprowadzania co najmniej jednej taśmy (13) i co najmniej jednego drugiego stopionego, podatnego na wytłaczanie materiału organicznego do drugiego urządzenia do formowania (200) do styku z taśmą albo taśmami, otrzymując profil (14) utworzony z co najmniej jednego drugiego, podatnego na wytłaczanie materiału organicznego wzmocnionego co najmniej jedną taśmą (13).

21. Układ według zastrz. 20, znamienny tym, że zawiera ciągarkę gąsienicową (130) do napędzania i grzebień (50) do zbierania w postaci co najmniej jednego pokładu (12) ciągłych włókien (11) utworzonych z elementarnych włókien wzmacniających i pierwszego materiału termoplastycznego, piec (70) do ogrzewania co najmniej jednego pokładu włókien (12) do temperatury osiągającej przynajmniej temperaturę topnienia materiału termoplastycznego bez osiągania temperatury plastyczności elementarnych włókien wzmacniających, oraz urządzenie do impregnacji (80) co najmniej jednego ogrzanego pokładu włókien, tak aby rozłożyć równomiernie pierwszy stopiony materiał termoplastyczny i umożliwić impregnację nim elementarnych włókien wzmacniających.

22. Układ według zastrz. 20, znamienny tym, że grzebień (50) ma zęby (51) umożliwiające równoległe rozmieszczenie włókien (11) w regularnych odstępach.

23. Układ według zastrz. 21, znamienny tym, że urządzenie do impregnacji (80) składa się z trzech zamontowanych obrotowo walców grzejnych (81), które są ustawione w trójkąt, i pomiędzy którymi jest przesuwany pokład włókien (12) przy czym za pomocą odległości między górnym walcem (81), a dolnym walcem (81) jest regulowany nacisk na powierzchnię pokładu włókien(12).

24. Układ według zastrz. 23, znamienny tym, że każdy walec grzejny (81) ma ostrze (82) do zgarniania stopionego materiału termoplastycznego osadzonego na walcu (81) po przejściu pokładu włókien (12).

25. Układ według zastrz. 24, znamienny tym, że zawiera pierwsze urządzenie do formowania (100) co najmniej jednego pokładu włókien (12) przekształcając go w co najmniej jedną taśmę (13).

26. Układ według zastrz. 25, znamienny tym, że pierwsze urządzenie do formowania (100) zawiera matrycę przelotową, a zwłaszcza podgrzewaną matrycę przelotową.

27. Układ według zastrz. 26, znamienny tym, że drugie urządzenie do formowania (200) zawiera kanały (212, 213) do doprowadzania drugiego, podatnego na wytłaczanie, stopionego materiału do styku z taśmą (13) przy czym kanały (212, 213) mają przewężenia (214, 215) wytwarzając nadciśnienie w kanałach (216, 217).

28. Układ według zastrz. 20, znamienny tym, że urządzenie do wytłaczania (300) jest połączone z drugim urządzeniem do formowania (200) skalibrowanym do przekroju profilu (10) doprowadzając drugi, podatny na wytłaczanie, stopiony materiał (330).

29. Układ według zastrz. 20, znamienny tym, że zawiera urządzenie do chłodzenia zawierające co najmniej jedno urządzenie wybrane spośród kalandra chłodzącego (110), zimnej matrycy przelotowej i urządzenia do rozpylania cieczy.