RU2138394C1

RU2138394C1 - Method for manufacture of prestressed laminated articles

Info

Publication number: RU2138394C1
Application number: RU98123441A
Authority: RU
Inventors: С.В. Меньшов
Original assignee: Меньшов Сергей Викторович
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 1999-09-27

Abstract

FIELD: manufacture of prestressed laminated articles. SUBSTANCE: thermoplastic layers are put on one another with subsequent moulding in the article at a temperature of 90 to 110 C. Each polyethylene sheet is prestressed to paper bed. Prior to moulding, the article is preheated to a temperature of 90 to 110 C for withdrawal of moisture and resin from the paper bed and for expansion of sheets. Then, the sheets are joined by superposition of one on another through paper beds preliminarily sharpened in thermosetting polymeric binder with reinforcing members put on them. Then, the articles are moulded under the effect of moulding pressure within 0.1 to 0.2 kg/sq. cm. After that the obtained laminated polymeric article is cooled down to complete thermal squeezing of polyethylene. EFFECT: reduced labour input and power consumption. 1 cl

Description

Изобретение относится к области производства многослойных предварительно напряженных листовых изделий в виде плиток, панелей, профилированных листов, различных плоскостных и объемных изделий, которые могут быть применены в строительстве как ограждающие, отделочные и гидроизоляционные элементы. The invention relates to the production of multilayer prestressed sheet products in the form of tiles, panels, profiled sheets, various planar and volumetric products, which can be used in construction as enclosing, finishing and waterproofing elements.

Анализируя общее состояние предшествующего уровня развития производства полимерных материалов для строительной индустрии, как ограждающих элементов, можно сделать вывод, что применение их значительно ограничено из-за невысокой прочности как при статических, так и динамических нагрузках, затруднительным является процесс производства листовых полимерных изделий больших размеров и сложной конфигурации. Analyzing the general state of the previous level of development of the production of polymeric materials for the construction industry, as enclosing elements, we can conclude that their use is significantly limited due to the low strength under both static and dynamic loads, the production process of large sheet polymer products and complex configuration.

Известен способ изготовления слоистых материалов с использованием неоплавленного политетрафторэтилена, в котором слоистые материалы накладываются один на другой, образуя плоские заготовки, затем подпрессовываются при умеренном нагреве и спекаются в пакет (патент США N 5141800, кл. В 32 В 27/08, НКИ 428-267, публ. РЖ "ИСМ" 1994 г. выпуск 26, N 3, стр.46). A known method of manufacturing layered materials using unmelted polytetrafluoroethylene, in which the layered materials are stacked on top of each other, forming flat blanks, then pressed with moderate heat and sintered into a bag (US patent N 5141800, CL 32 V 27/08, NKI 428- 267, publ. RZH "ISM" 1994 issue 26, N 3, p. 46).

Наиболее близкое изобретение к заявляемому - это наружная защитная пленка или лист из слоистого полимерного материала, листы (слои) которого приклеиваются при температуре 70-130^oC, пленка или лист изготовлена из слоистого полимерного материала путем последовательного наложения слоя полимера с температурой плавления 130^oC и выше, используется полиэтилен низкой плотности (Япония, заявка N 4-185333, кл. В 32 В 27/06, публ. 92.07.02, РЖ "ИСМ", 1993 г., N11, выпуск 26).The closest invention to the claimed is an external protective film or sheet of laminated polymer material, the sheets (layers) of which are glued at a temperature of 70-130 ^o C, the film or sheet is made of a layered polymer material by sequentially applying a polymer layer with a melting point of 130 ^o C and above, low-density polyethylene is used (Japan, application N 4-185333, class B 32 B 27/06, publ. 92.07.02, Russian Federation "ISM", 1993, N11, issue 26).

Оба аналога имеют довольно сложную технологию изготовления полимерного материала, что влечет за собой повышение трудоэнергозатрат. Both analogues have a rather sophisticated technology for the manufacture of polymer material, which entails an increase in labor and energy costs.

Настоящим изобретением решается задача создания условий для изготовления предварительно напряженных листовых материалов наиболее упрощенным способом и с наименьшими трудоэнергозатратами. The present invention solves the problem of creating conditions for the manufacture of prestressed sheet materials in the most simplified way and with the lowest labor costs.

С этой целью, в заявляемом к патентованию способе, помимо признаков общих с близким аналогом (N 2), это наложение термопластичных листов один на другой и последующим их прессованием при температуре 90-110^oC, имеются новые отличительные признаки, заключающиеся в том, что спрессованные на бумажной подложке полиэтиленовые листы перед их соединением в изделие, предварительно нагревают до температуры 90-110^oC, достаточной для заданного расширения структуры полиэтилена высокого давления, низкой плотности, соединяют эти листы наложением один на другой через предварительно смоченные в термореактивном полимерном связующем бумажные подложки с уложенной на них арматурой, а затем проводят формование полиэтиленового изделия под прессующим давлением 0,1-0,2 кг/см², обеспечивающим прочность склеивания. По окончании процесса прессования полученное многослойное изделие охлаждают до полного термообжатия полиэтилена.For this purpose, in the method claimed for patenting, in addition to the features common with a close analogue (N 2), this is the imposition of thermoplastic sheets on top of each other and their subsequent pressing at a temperature of 90-110 ^o C, there are new distinctive signs, namely, that compressed on a paper substrate polyethylene sheets before they are combined into the product, preheated to a temperature of 90-110 ^o C, sufficient for a given expansion of the structure of high-pressure polyethylene, low density, these sheets are connected by overlaying one on top of the other it through paper substrates pre-moistened in a thermosetting polymer binder with reinforcement laid on them, and then a polyethylene product is molded under a pressing pressure of 0.1-0.2 kg / cm ² , which ensures bonding strength. At the end of the pressing process, the resulting multilayer product is cooled to complete thermal compression of the polyethylene.

Таким образом, анализируя всю совокупность существенных признаков заявляемого изобретения установлено, что в описанных выше аналогах отсутствуют отличительные признаки, присущие заявляемому изобретению, в связи с чем, предлагаемый к патентованию "Способ изготовления предварительно напряженных листовых многослойных изделий" соответствует критерию "изобретательского уровня". Thus, analyzing the totality of the essential features of the claimed invention, it was found that in the above analogues there are no distinctive features inherent in the claimed invention, in connection with which, the proposed patent "Method of manufacturing prestressed sheet multilayer products" meets the criterion of "inventive step".

Из анализа предшествующего уровня техники не следует, что имеются аналогичные технологии с теми новыми признаками, изложенными в формуле настоящего изобретения, в связи с чем, заявляемый "Способ изготовления предварительно напряженных листовых многослойных изделий" соответствует критерию "новизна" и патентоспособности. From the analysis of the prior art it does not follow that there are similar technologies with the new features set forth in the claims of the present invention, and therefore, the claimed "Method for the manufacture of prestressed sheet multilayer products" meets the criterion of "novelty" and patentability.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Берут предварительно спрессованные на бумажной подложке полиэтиленовые листы из полиэтилена низкой плотности толщиной 2-4 мм предварительно нагревают до температуры 90-110^oC, при которой происходит увеличение размера полиэтиленового листа до размера соответствующего полному (на 2-3%) тепловому расширению листа, в результате из бумажной подложки выходит влага и расширяется сам полиэтиленовый лист. В процессе нагрева полиэтиленовых листов бумажные подложки толщиной 0,2-0,4 мм смачивают в термореактивном полимерном связующем, например, карбамидно-формальдегидной смоле, которая легко и быстро проникает в пористую структуру подложки, накладывают на бумажную подложку арматуру в виде стальной проволоки диаметром 0,6-1,2 мм и затем накладывают второй полиэтиленовый лист, бумажной подложкой к арматуре, после чего листы размещают между пресс-формами и осуществляют формование изделий под воздействием на листовые полимерные слои прессующего давления 0,1-0,2 кг/см² при температуре 90-110^oC, соответствующей температуре предварительного нагрева полиэтиленовых листов. Полученное многослойное листовое изделие охлаждают до полного термического обжатия полиэтилена. Время, в течение которого произведено изготовление изделия, начиная от начала смачивания бумажной подложки нагретых полиэтиленовых листов в термореактивном полимерном связующем до стадии охлаждения изделия, находится в пределах от 2-10 минут.Take pre-compressed on a paper substrate polyethylene sheets of low density polyethylene 2-4 mm thick are preheated to a temperature of 90-110 ^o C, at which there is an increase in the size of the polyethylene sheet to the size corresponding to the full (2-3%) thermal expansion of the sheet, As a result, moisture leaves the paper substrate and the polyethylene sheet expands. In the process of heating polyethylene sheets, paper substrates with a thickness of 0.2-0.4 mm are wetted in a thermosetting polymer binder, for example, urea-formaldehyde resin, which easily and quickly penetrates the porous structure of the substrate, reinforcement is applied to the paper substrate in the form of a steel wire with a diameter of 0 , 6-1.2 mm and then a second polyethylene sheet is applied with a paper substrate to the reinforcement, after which the sheets are placed between the molds and the products are molded under the influence of the sheet polymer layers of the pressing d pressure 0.1-0.2 kg / cm ² at a temperature of 90-110 ^o C, the corresponding temperature of the preheating of polyethylene sheets. The resulting multilayer sheet product is cooled to complete thermal reduction of the polyethylene. The time during which the product is manufactured, from the start of wetting the paper substrate of the heated polyethylene sheets in a thermosetting polymer binder to the stage of cooling the product, is in the range from 2-10 minutes.

Во время опрессовывания (вальцевания) со смолой происходят следующие процессы: из стадии "резол" (смола плавкая, растворимая) происходит переход в стадию "резитол" (смола становится высокоэластичной, резиноподобной), с последующим переходом в заключительную стадию "резит" (смола в твердом состоянии, неплавка, не растворимая). Слои из полиэтиленовой пленки при охлаждении стремятся уменьшить свои линейные размеры на 2-3% и при этом, имея прочное соединение через подложку (которая сама, в свою очередь, стала частью жесткого и прочного на сжатие внутреннего слоя из отвердевшей смолы), передают большие сжимающие усилия на центральный слой. During crimping (rolling), the following processes occur with the resin: from the “resole” stage (fusible resin, soluble), the transition to the “resitol” stage (the resin becomes highly elastic, rubber-like), followed by the transition to the final “resite” stage (resin in solid state, non-melting, insoluble). Layers of a polyethylene film during cooling tend to reduce their linear dimensions by 2-3% and at the same time, having a strong connection through the substrate (which, in turn, has become part of the hard and compressive inner layer of hardened resin), they transmit large compressive efforts on the central layer.

Происходит незначительная разрядка усилий на ≈20% за счет некоторой свободы движения образующегося при обжатии всей конструкции. An insignificant discharge of forces by ≈20% occurs due to some freedom of movement formed during compression of the entire structure.

Оставшиеся ≈80% усилий остаются в постоянном статическом напряжении, при этом усилия могут незначительно колебаться в зависимости от изменений температуры окружающей среды и прилагаемых из вне усилий. The remaining ≈80% of the forces remain in constant static voltage, while the forces may fluctuate slightly depending on changes in the ambient temperature and externally applied forces.

Предварительно напряженное листовое изделие, сформированное с помощью взаимодействия различных свойств внутреннего и наружных слоев с армирующими элементами, приобретает новые свойства: внутренний слой (смола) при обычных условиях обладает высокой хрупкостью, но при сильном одноплоскостном сжатии при усилиях 30-60 кг/см², образующемся при термообжатии полиэтиленовых слоев, происходит упрочнение слоя, кроме того, даже в случае образования микротрещин (при приложении поперечно направленной силы) происходит возврат слоя в первоначальную плоскость, без его ослабления - за счет противодействия наружных слоев, которые действуют как пружины, стремясь вернуть изделие в прежнее положение.A prestressed sheet product, formed by the interaction of various properties of the inner and outer layers with reinforcing elements, acquires new properties: the inner layer (resin) under normal conditions is highly brittle, but with strong single-plane compression at 30-60 kg / cm ² , formed during thermal compression of polyethylene layers, the layer is hardened, in addition, even in the case of microcracks (when a transverse force is applied), the layer returns to the original the plane, without its weakening - due to the counteraction of the outer layers, which act as springs, trying to return the product to its previous position.

Внутренний жесткий слой надежно изолирован от факторов воздействия окружающей среды: солнечного излучения, влажности и воздействия агрессивных сред, что в обычных условиях значительно ухудшает свойства термореактивных смол. В свою очередь, внутренний слой не дает возможность наружным слоям сжиматься до своих естественных размеров, что полностью исключает изменения размеров и формы изделия при изменении температуры окружающей среды, а также хладотекучести. Эти свойства в совокупности с армирующими элементами увеличивают прочность предварительно напряженных листовых многослойных изделий. Снижается степень возгорания за счет использования в качестве связующего карбамидно-формальдегидной смолы, при разложении которой под воздействием высокой температуры происходит выделение аммиака, который затрудняет горение наружных слоев. The inner hard layer is reliably isolated from environmental factors: solar radiation, humidity and exposure to aggressive environments, which under normal conditions significantly degrades the properties of thermosetting resins. In turn, the inner layer does not allow the outer layers to shrink to their natural size, which completely eliminates changes in the size and shape of the product with a change in ambient temperature, as well as cold flow. These properties, together with reinforcing elements, increase the strength of prestressed sheet multilayer products. The degree of ignition is reduced due to the use of a urea-formaldehyde resin as a binder, the decomposition of which, under the influence of high temperature, releases ammonia, which complicates the burning of the outer layers.

Заявляемый к патентованию способ изготовления предварительно напряженных листовых многослойных изделий прост, не требует сложного оборудования и больших трудоэнергозатрат. The patented method for manufacturing prestressed sheet multilayer products is simple, does not require sophisticated equipment and large labor and energy costs.

Кроме того, данным способом возможно изготавливать крупногабаритные и длинномерные армированные изделия "методом непрерывной прокатки листов". In addition, using this method, it is possible to produce large-sized and long-length reinforced products by the “continuous sheet rolling method”.

Claims

A method of manufacturing prestressed sheet multilayer products, comprising applying thermoplastic sheets one on top of another, followed by pressing them into a product at a temperature of 90 ^o C 110 ^o C, characterized in that each polyethylene sheet is pre-pressed with a paper substrate, before pressing the product is preheated to a temperature 90 ^o C 110 ^o C to remove moisture from the paper substrate and resin and to expand the sheets, which are then connected by overlay one on top of another through pre-soaked in those With a reactive polymer binder, paper substrates, with reinforcing elements laid on them, form the product under the influence of a pressure of 0.1 ^° C 0.2 kg / cm ² , after which the resulting multilayer polyethylene product is cooled to complete thermal reduction of the polyethylene.