PL245225B1 - Method of producing a composite structural element - Google Patents
Method of producing a composite structural element Download PDFInfo
- Publication number
- PL245225B1 PL245225B1 PL440817A PL44081722A PL245225B1 PL 245225 B1 PL245225 B1 PL 245225B1 PL 440817 A PL440817 A PL 440817A PL 44081722 A PL44081722 A PL 44081722A PL 245225 B1 PL245225 B1 PL 245225B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- speed
- composite
- screw
- structural element
- extrusion
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 20
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 12
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 12
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 9
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 6
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229920000092 linear low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004707 linear low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
- B29C41/24—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor for making articles of indefinite length
- B29C41/30—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor for making articles of indefinite length incorporating preformed parts or layers, e.g. moulding around inserts or for coating articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
- B29C41/003—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor characterised by the choice of material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
- B29C45/14311—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles using means for bonding the coating to the articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
- B32B15/012—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of aluminium or an aluminium alloy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
- B32B15/085—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyolefins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
- B32B7/027—Thermal properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2255/00—Coating on the layer surface
- B32B2255/06—Coating on the layer surface on metal layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2419/00—Buildings or parts thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania kompozytowego elementu konstrukcyjnego, który charakteryzuje się tym, że obejmuje następujące etapy: a) w wytłaczarce ustalenie temperatury 5 stref układu uplastyczniającego, głowicy i kalibratora, b) włączenie odciągu i ustawienie jego prędkości stosownie do prędkości wytłaczania, podanie mieszaniny kompozytowej do leju zasypowego wytłaczarki oraz przygotowanie metalowego rdzenia, c) po przejściu uplastycznionego materiału kompozytowego podanie do głowicy kątowej metalowego rdzenia i rozpoczęcie synchronizacji prędkości obrotowej ślimaka tak, aby prędkość wytłaczania wynosiła od 20 do 60 m/godzinę, d) po przejściu kompozytowego elementu konstrukcyjnego przez kalibrator i wanny chłodzące wpuszczenie do odciągu i powtórna synchronizacja prędkości obrotowej ślimaka z prędkością odciągania, e) cięcie wytłoczyny piłą na odcinki o zadanej długości.The subject of the application is a method of producing a composite structural element, which is characterized by the following stages: a) setting the temperature of 5 zones of the plasticizing system, head and calibrator in the extruder, b) turning on the exhaust and setting its speed according to the extrusion speed, feeding the composite mixture to the extruder hopper and preparation of the metal core, c) after passing the plasticized composite material, feeding the metal core to the angular head and starting the synchronization of the screw rotational speed so that the extrusion speed ranges from 20 to 60 m/hour, d) after passing the composite structural element through calibrator and cooling baths, introduction into the extraction and repeated synchronization of the screw rotational speed with the extraction speed, e) cutting the extrudate with a saw into sections of a given length.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytowego elementu konstrukcyjnego, znajdującego zastosowanie zwłaszcza przy konstrukcji więźby dachowej.The subject of the invention is a method for producing a composite structural element, used especially in the construction of a roof truss.
Z polskiego opisu patentowego nr PL225130 B1 znany jest sposób wytwarzania metodą infuzji elementów kompozytowych z rdzeniami integralnymi, który polega na tym, że w gnieździe formy bazowej w pierwszej kolejności układa się warstwy materiału zbrojącego, stanowiące skorupę zewnętrzną kompozytu, a w rdzeniu piankowym perforowanym wykonuje się wybrania kształtowe dla osadzenia w nich wkładek usztywniających z warstw materiału zbrojącego oraz rdzenia integralnego. Do wykonanego w rdzeniu piankowym perforowanym wybrania kształtowego wkłada się wkładki usztywniające z rdzeniem integralnym i takie ukompletowanie wkłada się do skorupy zewnętrznej kompozytu, po czym przykrywa się zawartość skorupy zewnętrznej kompozytu warstwami materiału zbrojącego, tworząc okrywę skorupy, na którą nakłada się tkaninę delaminażową i komplet oprzyrządowania infuzyjnego. Następnie realizuje się pełny przebieg kompletnego procesu formowania elementu kompozytowego metodą infuzji, kończąc realizację procesu zabiegiem utwardzania uformowanego elementu kompozytowego.The Polish patent description No. PL225130 B1 discloses a method for producing composite elements with integral cores using the infusion method, which consists in first laying layers of reinforcing material in the cavity of the base mold, constituting the outer shell of the composite, and recesses are made in the perforated foam core. shaped to embed stiffening inserts made of layers of reinforcing material and an integral core. Stiffening inserts with an integral core are inserted into the shaped recess made in the perforated foam core and this assembly is inserted into the outer shell of the composite, and then the contents of the outer shell of the composite are covered with layers of reinforcing material, creating a shell cover on which a delamination fabric and a set of accessories are placed. infusion. Then, the complete process of forming a composite element using the infusion method is carried out, ending the process with hardening of the formed composite element.
Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.418816 A1 znana jest kompozycja poliolefinowa wzmocniona włóknem bazaltowym, która składa się z mieszanki polipropylenu (PP) i polietylenu (PE) w ilości 45-65%, gdzie PP stanowi 95-99%, a PE od 1 do 5% składu tej mieszanki oraz z monomerów etylo-propylenowo-dienowych (EPDM) w ilości 10-30% i/lub mieszanki PP + EPDM, w której PP stanowi 70-90%, a EPDM około 10-30% składu tej mieszanki oraz włókna bazaltowego w ilości 10-30% i liniowego polietylenu niskiej gęstości funkcjonalizowanego bezwodnikiem maleinowym jako kompatybilizatora w ilości około 1-5%.From the Polish patent application No. P.418816 A1, a polyolefin composition reinforced with basalt fiber is known, which consists of a mixture of polypropylene (PP) and polyethylene (PE) in an amount of 45-65%, where PP constitutes 95-99% and PE from 1 up to 5% of the composition of this mixture and from ethyl-propylene-diene monomers (EPDM) in an amount of 10-30% and/or a mixture of PP + EPDM, in which PP constitutes 70-90% and EPDM approximately 10-30% of the composition of this mixture and basalt fiber in an amount of 10-30% and linear low-density polyethylene functionalized with maleic anhydride as a compatibilizer in an amount of about 1-5%.
Proces wytłaczania tworzyw sztucznych jest realizowany w wytłaczarkach, zbudowanych z układów - uplastyczniającego, napędowego, sterowania oraz narzędzia, a więc głowicy. Proces uplastyczniania tworzyw zachodzi w układzie uplastyczniającym, przed którym stoją cztery podstawowe zadania, tj. ogrzanie materiału, jego sprężanie, mieszanie oraz transport do narzędzia. Duża liczba rozwiązań konstrukcyjnych układów uplastyczniających wytłaczarek świadczy o tym, iż proces uplastyczniania należy do bardzo złożonych. Musi on bowiem uwzględniać - oprócz podstawowych zadań - wiele innych problemów, takich jak otrzymanie wyrobów dobrych jakościowo czy efektywne uplastycznianie materiałów trudno przetwarzalnych, np. niestabilnych termicznie lub o bardzo dużej czy bardzo małej lepkości. W tym celu, oprócz układów jednoślimakowych, stosowane są układy: wieloślimakowe, mieszane, bezślimakowe (tłokowe, pompy zębate).The plastics extrusion process is carried out in extruders composed of plasticizing, drive, control systems and a tool, i.e. a head. The process of plasticizing plastics takes place in the plasticizing system, which has four basic tasks: heating the material, compressing it, mixing it and transporting it to the tool. A large number of design solutions for plasticizing systems in extruders proves that the plasticization process is very complex. It must take into account - apart from the basic tasks - many other problems, such as obtaining good quality products or effective plasticization of materials that are difficult to process, e.g. thermally unstable or with very high or very low viscosity. For this purpose, in addition to single-screw systems, the following systems are used: multi-screw, mixed, and screwless systems (piston, gear pumps).
Celem wynalazku było opracowanie technologii wytwarzania kompozytowego elementu konstrukcyjnego, który poprzez wprowadzenie do środka polimerowego elementu konstrukcyjnego metalowego rdzenia pozwoli na osiągnięcie znaczącego zwiększenia sztywności oraz spowoduje mniejsze zużycie uniepalnionego kompozytu polimerowego.The aim of the invention was to develop a technology for producing a composite structural element which, by introducing a metal core into the polymer structural element, will allow for a significant increase in stiffness and will result in less wear of the flame-retardant polymer composite.
Warstwa kompozytu będzie pokrywała w pełni powierzchnie metalowego rdzenia, co wyeliminuje zagrożenie korozją oraz poprawi estetykę i właściwości kompozytowego elementu konstrukcyjnego.The composite layer will fully cover the surface of the metal core, which will eliminate the risk of corrosion and improve the aesthetics and properties of the composite structural element.
Dla zrealizowania tak postawionego celu, postanowiono opracować technologię do wytłaczania z głowicą kątową tak, aby rdzeń stalowy mógł być wprowadzony z boku do głowicy wytaczarskiej i dalej już jako profil kompozytowy wychodził z ustnika do kalibratora i wanny chłodzącej i był odciągany przez specjalny odciąg gąsiennicowy.To achieve this goal, it was decided to develop an extrusion technology with an angular head so that the steel core could be introduced from the side into the boring head and then, as a composite profile, exit from the mouthpiece into the calibrator and the cooling bath and be removed by a special caterpillar extraction.
Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytowego elementu konstrukcyjnego, który polega na tym, że obejmuje następujące etapy:The essence of the invention is a method for producing a composite structural element, which includes the following stages:
a) w wytłaczarce ustalenie temperatury 5 stref układu uplastyczniającego, głowicy i kalibratora, b) włączenie odciągu i ustawienie jego prędkości stosownie do prędkości wytłaczania, podanie mieszaniny kompozytowej do leju zasypowego wytłaczarki oraz przygotowanie metalowego rdzenia,a) setting the temperature of 5 zones of the plasticizing system, head and calibrator in the extruder, b) turning on the extraction system and setting its speed according to the extrusion speed, feeding the composite mixture into the extruder hopper and preparing the metal core,
c) po przepływie uplastycznionego materiału kompozytowego z układu uplastyczniającego do głowicy, podanie do głowicy kątowej metalowego rdzenia i rozpoczęcie synchronizacji prędkości obrotowej ślimaka tak, aby prędkość wytłaczania wynosiła od 20 do 60 m/godzinę,c) after the flow of the plasticized composite material from the plasticizing system to the head, feeding the metal core to the angular head and starting to synchronize the rotational speed of the screw so that the extrusion speed is from 20 to 60 m/hour,
d) po przejściu kompozytowego elementu konstrukcyjnego przez kalibrator i wanny chłodzące wpuszczenie do odciągu i powtórna synchronizacja prędkości obrotowej ślimaka z prędkością odciągania,d) after passing the composite structural element through the calibrator and cooling tanks, it is introduced into the extraction system and the screw rotation speed is synchronized with the extraction speed again,
e) cięcie wytłoczyny piłą na odcinki o zadanej długości.e) cutting the extrudate with a saw into sections of a given length.
Korzystnie stosuje się wytłaczarkę jednoślimakową o średnicy ślimaków 100-130 mm, długości ślimaka 2250-2625 mm, mocy 120-160 kW i prędkości obrotowej do 120 obrotów/min.Preferably, a single-screw extruder is used with a screw diameter of 100-130 mm, a screw length of 2250-2625 mm, a power of 120-160 kW and a rotational speed of up to 120 rpm.
Korzystnie stosuje się wytłaczarkę dwuślimakową o średnicy ślimaków 110-130 mm, długości ślimaka 2500 mm, mocy 60-80 kW i prędkości obrotowej do 100 obrotów/min.Preferably, a twin-screw extruder is used with a screw diameter of 110-130 mm, a screw length of 2500 mm, a power of 60-80 kW and a rotational speed of up to 100 rpm.
Korzystnie, gdy temperatury stref wytłaczania wynoszą: 190°C, 195°C, 200°C, 200°C, 210°C.Preferably, the temperatures of the extrusion zones are: 190°C, 195°C, 200°C, 200°C, 210°C.
Korzystnie, gdy temperatura głowicy wytłaczania wynosi od 190°C do 220°C.Preferably, the temperature of the extrusion head is from 190°C to 220°C.
Korzystnie, gdy ciśnienie materiału w układzie uplastyczniania wynosi do 60 MPa.Preferably, the material pressure in the plasticizing system is up to 60 MPa.
Korzystnie, gdy temperatura uplastycznionego tworzywa w układzie uplastyczniania wynosi od 190°C do 210°C.Preferably, the temperature of the plasticized material in the plasticizing system is from 190°C to 210°C.
Korzystnie, gdy szybkość dozowania mieszaniny kompozytowej wynosi od 85 do 250 kg/godzinę.Preferably, the dosing rate of the composite mixture is from 85 to 250 kg/hour.
Korzystnie, gdy stosuje się mieszaninę kompozytową, która składa się z 59% wag. polipropylenu uniepalnionego, 30% wag. włókien szklanych, 10% wag. włókien bazaltowych i 1% wag. kompatybilizatora.Preferably, a composite mixture is used which consists of 59 wt. flame retardant polypropylene, 30% by weight glass fibers, 10% by weight basalt fibers and 1% by weight compatibilizer.
Korzystnie, gdy mieszanina kompozytowa zawiera włókno bazaltowe o długości włókien 3,2 mm i średnicy 17 μm.Preferably, the composite mixture contains basalt fiber with a fiber length of 3.2 mm and a diameter of 17 μm.
Korzystnie, gdy mieszanina kompozytowa jako kompatybilizator zawiera polipropylen funkcjonalizowany silanem.Preferably, the composite mixture contains silane-functionalized polypropylene as a compatibilizer.
Korzystnie, gdy stosuje się metalowy rdzeń, zwłaszcza stalowy w postaci blachy głebokotłocznej o grubości od 0,75 do 1,0 mm, o module sprężystości stali 220-350 MPa i wytrzymałości na rozciąganie 280-450 MPa.Preferably, a metal core is used, especially steel in the form of a deep-drawn sheet with a thickness of 0.75 to 1.0 mm, with a steel elastic modulus of 220-350 MPa and tensile strength of 280-450 MPa.
Korzystnie, gdy metalowy rdzeń posiada wiele otworów o średnicy minimum 2 mm.Preferably, the metal core has many holes with a minimum diameter of 2 mm.
Przedmiot wynalazku przedstawiony jest bliżej w przykładach wykonania, jednocześnie nie ograniczając jego zakresu, oraz na rysunku, który przedstawia zdjęcie wytworzonych próbek kompozytowych elementów konstrukcyjnych.The subject of the invention is presented in more detail in the examples of embodiment, without limiting its scope, and in the drawing, which shows a photo of the manufactured samples of composite structural elements.
Przykład 1Example 1
Przygotowano linię technologiczną, która zawiera następujące elementy:A technological line has been prepared that includes the following elements:
1. urządzenie odciągające (lub wprowadzające) - urządzenie służące do wprowadzenia stalowego rdzenia do głowicy wytłaczarskiej w której następuje jego powlekanie kompozytem,1. withdrawal (or insertion) device - a device used to introduce the steel core into the extrusion head where it is coated with the composite,
2. wytłaczarka jednoślimakowa - urządzenie do uplastyczniania kompozytu, razem z głowicą wytaczarską tworzą układ formujący kompozytowy element konstrukcyjny,2. single-screw extruder - a device for plasticizing the composite, together with the boring head they form a system forming a composite structural element,
3. stół kalibrujący (współpracuje z kalibratorem) - urządzenie służące do stabilizacji i schłodzenia wytłoczonego kompozytowego elementu konstrukcyjnego,3. calibrating table (works with a calibrator) - a device used to stabilize and cool an extruded composite structural element,
4. odciąg - urządzenie odciągające jednostajnie wytłoczony i skalibrowany kompozytowy element konstrukcyjny,4. extraction - a device that extracts a uniformly extruded and calibrated composite structural element,
5. piła - urządzenie porcjujące wytłaczany strumień kompozytowego elementu konstrukcyjnego na zadane odcinki,5. saw - a device that portions the extruded stream of a composite structural element into given sections,
6. stół odbiorczy - urządzenie służące do odbioru poporcjowanych profili,6. receiving table - a device used to receive portioned profiles,
7. dozownik grawimetryczny - urządzenie służące do precyzyjnego przygotowania i podania do wytłaczarki surowców składowych:7. gravimetric feeder - a device used for precise preparation and feeding of raw materials to the extruder:
- 59% wag. polipropylenu uniepalnionego, 30% wag. włókien szklanych, 10% wag. włókien bazaltowych i 1% wag. kompatybilizatora,- 59% by weight flame retardant polypropylene, 30% by weight glass fibers, 10% by weight basalt fibers and 1% by weight compatibilizer,
- przemiał odpadów do około 20%,- waste grinding to approximately 20%,
8. układ chłodzenia wody - urządzenie zapewniające stałą temperaturę wody chłodzącej niezbędną w procesie produkcji.8. water cooling system - a device that ensures a constant temperature of cooling water necessary in the production process.
Sposób wytwarzania kompozytowego elementu konstrukcyjnego, polega na tym, że obejmuje następujące etapy:The method of producing a composite structural element consists of the following stages:
a) w wytłaczarce jednoślimakowej ustalenie temperatury 5 stref wytłaczania (190°C, 195°C, 200°C, 200°C, 210°C) i głowicy (210°C) oraz ustalenie ciśnienia na poziomie 50 MPa,a) in a single-screw extruder, setting the temperature of 5 extrusion zones (190°C, 195°C, 200°C, 200°C, 210°C) and the head (210°C) and setting the pressure at 50 MPa,
b) włączenie odciągu i ustawienie jego prędkości stosownie do prędkości wytłaczania, podanie mieszanki kompozytowej (59% wag. polipropylenu uniepalnionego, 30% wag. włókien szklanych, 10% wag. włókien bazaltowych i 1% wag. kompatybilizatora) do leju zasypowego wytłaczarki oraz przygotowanie stalowego rdzenia (blacha głebokotłoczna o grubości 1 mm, o module sprężystości stali 220 MPa i wytrzymałości na rozciąganie 280 MPa). Jako rdzeń stosujemy stal S350GD lub S320GD wg PN-EN 10346 „Wyroby płaskie stalowe powlekane ogniowo w sposób ciągły do obróbki plastycznej na zimno - Warunki techniczne dostaw”. Prędkość dozowania materiału wynosi 250 kg/godzinę;b) turning on the exhaust and setting its speed according to the extrusion speed, feeding the composite mixture (59% by weight of flame retardant polypropylene, 30% by weight of glass fibers, 10% by weight of basalt fibers and 1% by weight of compatibilizer) into the extruder hopper and preparation steel core (deep-drawn sheet with a thickness of 1 mm, steel elastic modulus of 220 MPa and tensile strength of 280 MPa). We use S350GD or S320GD steel as the core according to PN-EN 10346 "Continuously hot-dip coated steel flat products for cold forming - Technical delivery conditions". The material dosing speed is 250 kg/hour;
c) po uplastycznieniu materiału kompozytowego w układzie uplastyczniającym wytłaczarki podanie do głowicy kątowej stalowego rdzenia (blacha głebokotłoczna o grubości 1 mm, o module sprężystości stali 300 MPa i wytrzymałości na rozciąganie 285 MPa) i rozpoczęcie synchronizacji prędkości obrotowej ślimaka tak, aby otrzymać zakładaną prędkość wytłaczania 60 m/godzinę. Zastosowana wytłaczarka jednoślimakowa posiada następujące parametry: średnica ślimaków 100 mm, długość ślimaka 2250 mm, moc 120 kW, prędkość obrotowa 120 obrotów/minutę;c) after plasticizing the composite material in the extruder's plasticizing system, feeding a steel core into the angular head (deep-drawn sheet, 1 mm thick, with a steel elastic modulus of 300 MPa and tensile strength of 285 MPa) and starting to synchronize the screw rotational speed so as to obtain the assumed extrusion speed 60 m/hour. The single-screw extruder used has the following parameters: screw diameter 100 mm, screw length 2250 mm, power 120 kW, rotational speed 120 rpm;
d) po przejściu kompozytowego elementu konstrukcyjnego przez kalibrator i wanny chłodzące wpuszczenie do odciągu i powtórna synchronizacja prędkości obrotowej ślimaka z prędkością odciągania,d) after passing the composite structural element through the calibrator and cooling tanks, it is introduced into the extraction system and the screw rotation speed is synchronized with the extraction speed again,
e) cięcie wytłoczyny piłą na odcinki o zadanej długości.e) cutting the extrudate with a saw into sections of a given length.
W wyniku sposobu wytwarzania wg wynalazku otrzymano kompozytowy element konstrukcyjny w postaci profilu o wymiarach 200x80x10x2 mm. Waga profilu: 10,5 kg elementu kompozytowego ze stalowym rdzeniem, w tym 4,32 kg materiału kompozytowego na metr profilu wytłaczany w jedną minutę daje 186 ton na miesiąc. Skurcz materiału kompozytowego (po wytłoczeniu) wynosi 0,2-0,25%.As a result of the manufacturing method according to the invention, a composite structural element was obtained in the form of a profile with dimensions of 200x80x10x2 mm. Profile weight: 10.5 kg of a composite element with a steel core, including 4.32 kg of composite material per meter of profile extruded in one minute gives 186 tons per month. The shrinkage of the composite material (after extrusion) is 0.2-0.25%.
Przykłady wytworzonych zgodnie ze sposobem wg wynalazku próbek kompozytowego elementu konstrukcyjnego pokazano na rysunku.Examples of composite structural element samples produced in accordance with the method according to the invention are shown in the drawing.
Przykład 2Example 2
Sposób wytwarzania kompozytowego elementu konstrukcyjnego, polega na tym, że obejmuje następujące etapy:The method of producing a composite structural element consists of the following stages:
a) w wytłaczarce dwuślimakowej ustalenie temperatury 5 stref wytłaczania (190°C, 195°C, 200°C, 200°C, 210°C) i głowicy (210°C) oraz ustalenie ciśnienia na poziomie 60 MPa,a) in a twin-screw extruder, setting the temperature of 5 extrusion zones (190°C, 195°C, 200°C, 200°C, 210°C) and the head (210°C) and setting the pressure at 60 MPa,
b) włączenie odciągu i ustawienie jego prędkości stosownie do prędkości wytłaczania, podanie mieszanki kompozytowej (59% wag. polipropylenu uniepalnionego, 30% wag. włókien szklanych, 10% wag. włókien bazaltowych i 1% wag. kompatybilizatora) do leju zasypowego wytłaczarki oraz przygotowanie stalowego rdzenia (blacha głebokotłoczna o grubości 0,75 mm, o module sprężystości stali 350 MPa i wytrzymałości na rozciąganie 450 MPa). Jako rdzeń stosujemy stal S320GD wg PN-EN 10346 „Wyroby płaskie stalowe powlekane ogniowo w sposób ciągły do obróbki plastycznej na zimno - Warunki techniczne dostaw”. Prędkość dozowania materiału wynosi 85 kg/godz.b) turning on the exhaust and setting its speed according to the extrusion speed, feeding the composite mixture (59% by weight of flame retardant polypropylene, 30% by weight of glass fibers, 10% by weight of basalt fibers and 1% by weight of compatibilizer) into the extruder hopper and preparation steel core (deep-drawn sheet with a thickness of 0.75 mm, steel elastic modulus of 350 MPa and tensile strength of 450 MPa). We use S320GD steel as the core according to PN-EN 10346 "Continuously hot-dip coated steel flat products for cold forming - Technical delivery conditions". The material dosing speed is 85 kg/hour.
c) po uplastycznieniu materiału kompozytowego w układzie uplastyczniającym wytłaczarki podanie do głowicy kątowej stalowego rdzenia (blacha głebokotłoczna o grubości 1 mm, o module sprężystości stali 300 MPa i wytrzymałości na rozciąganie 285 MPa) i rozpoczęcie synchronizacji prędkości obrotowej ślimaka tak, aby otrzymać zakładaną prędkość wytłaczania 20 m/godzinę. Zastosowana wytłaczarka dwuślimakowa posiada następujące parametry: średnica ślimaków 120 mm, długość ślimaka 2500 mm, moc 80 kW, prędkość obrotowa 100 obrotów/minutę,c) after plasticizing the composite material in the extruder's plasticizing system, feeding a steel core into the angular head (deep-drawn sheet, 1 mm thick, with a steel elastic modulus of 300 MPa and tensile strength of 285 MPa) and starting to synchronize the screw rotational speed so as to obtain the assumed extrusion speed 20 m/hour. The twin-screw extruder used has the following parameters: screw diameter 120 mm, screw length 2500 mm, power 80 kW, rotational speed 100 rpm,
d) po przejściu kompozytowego elementu konstrukcyjnego przez kalibrator i wanny chłodzące wpuszczenie do odciągu i powtórna synchronizacja prędkości obrotowej ślimaka z prędkością odciągania,d) after passing the composite structural element through the calibrator and cooling tanks, it is introduced into the extraction system and the screw rotation speed is synchronized with the extraction speed again,
e) cięcie wytłoczyny piłą na odcinki o zadanej długości.e) cutting the extrudate with a saw into sections of a given length.
Dodatkowo stalowy rdzeń posiada otwory o średnicy 2 mm.Additionally, the steel core has holes with a diameter of 2 mm.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL440817A PL245225B1 (en) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | Method of producing a composite structural element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL440817A PL245225B1 (en) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | Method of producing a composite structural element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL440817A1 PL440817A1 (en) | 2023-10-02 |
| PL245225B1 true PL245225B1 (en) | 2024-06-03 |
Family
ID=88203797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL440817A PL245225B1 (en) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | Method of producing a composite structural element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL245225B1 (en) |
-
2022
- 2022-03-31 PL PL440817A patent/PL245225B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL440817A1 (en) | 2023-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8617330B2 (en) | Process and installation for the production of stiff recyclable sandwich-type polymeric panels, without the use of adhesives, and the panel produced | |
| SK334992A3 (en) | Method of manufacturing of composite product | |
| EP3578339A1 (en) | Filament resin molded article | |
| TWI734076B (en) | Continuous pultrusion to produce LFT extruded parts and the used extruder | |
| CN104626700B (en) | A kind of composite sectional material plate and its processing technology | |
| KR100927193B1 (en) | Molding method and molding apparatus for long fiber reinforced thermoplastic resin | |
| KR20170065006A (en) | Method for continuous material recylcling of waste fractions composed of fibers and fabrics based on thermoplastic plastics | |
| CN106426968A (en) | Machining device and forming method of fiber reinforced polyether-ether-ketone composite material plate | |
| CN106147214A (en) | A kind of nylon based composites being applicable to 3D printing chest and abdomen fixed band and preparation method thereof | |
| CN104961960A (en) | Antibacterial PE (polyethylene) filling masterbatch and preparation method for same | |
| CN105156772A (en) | Winding pipe with fiber reinforced polypropylene (FRPP) reinforced hollow-structure wall and machining process for winding pipe | |
| PL245225B1 (en) | Method of producing a composite structural element | |
| CN105694421B (en) | A kind of fiber reinforced thermoplastic composite material and preparation method thereof | |
| CN104626618A (en) | Preparation method of glass fiber reinforced polyether-ether-ketone bars | |
| TW201406842A (en) | Carbon fiber composite material and molded article formed by the same, and manufacturing method of these | |
| KR101108893B1 (en) | Antenna cover manufacturing apparatus and manufacturing method | |
| KR100897630B1 (en) | Horizontal extrusion method and apparatus of polyethylene terephthalate | |
| AU2019205991B1 (en) | The twin-screw extrusion of long carbon fibre reinforced polylactic acid filaments for 3D printing | |
| KR102290737B1 (en) | Polymer composition, semi-finished fiber composite product and method of producing the same | |
| CN112976405B (en) | A kind of online molding method of long fiber reinforced thermoplastic resin product | |
| US6592793B1 (en) | Apparatus and method for extruding pencils | |
| Sada et al. | Reviewing on die methods and operations used for manufacturing wood polymer composites | |
| CN107415268B (en) | LFT-D building template secondary forming process | |
| RU2681908C1 (en) | Device for manufacture of sheet products from polymer-composite materials by the method of continuous formation | |
| KR20160076041A (en) | Long-fiber reinforced plastic manufacturing method by transfer molding |