SK282104B6 - Konštrukčný prvok - Google Patents

Abstract

Konštrukčný prvok, v ktorom sú štatisticky rozložené kovové telieska, pričom hrúbka tohto konštrukčného prvku je podstatne menšia ako jeho ostatné rozmery, pričom tento konštrukčný prvok pozostáva najmenej z 50 % hmotnostných plastu a z najviac 50 % hmotnostných kovových teliesok, ktorý pozostáva z dvojice vonkajších vrstiev (12, 13) s homogénnymi povrchovými vrstvami (17, 18) a z medziľahlej strednej vrstvy (19) pozostávajúcej z penovej hmoty (21), ktorá je pevne spojená s vonkajšími vrstvami (12, 13), v ktorých sú umiestnené rohože (22, 23) z kovových vlákien (26, 27), ktoré sú v podstate rovnobežné s povrchovými vrstvami (17, 18).ŕ

Description

Oblasť techniky

Predmetom vynálezu je konštrukčný prvok, v ktorom sú štatistiky rovnomerne rozložené kovové pásiky, pričom hrúbka tohto konštrukčného prvku je podstatne menšia ako ostatné rozmeiy. Konštrukčný prvok pozostáva z najmenej 50 % hmotnostných z plastu a z najviac 50 % hmotnostných kovových teliesok.

Doterajší stav techniky

Konštrukčné prvky tohto druhu sú známe napríklad z nemeckej zverejnenej patentovej prihlášky DE 39 16 938 Al. Plast, z ktorého sú tieto konštrukčné prvky vyrobené, nadobúda zásluhou v nej uložených pásikov potrebnú pevnosť a stabilitu. Možno ju rezať a vŕtať podobne ako drevo a možno do nej zatĺkať aj klince. Konštrukčný prvok predovšetkým slúži ako lepšia a lacnejšia náhrada drevenej dosky, pretože na jednej strane nemá nevýhody dreva a na druhej strane je možné ju obrábať, napríklad môže sa do nej vŕtať alebo zatĺkať do nej klince rovnako ako do dreva a jeho rozmery možno dodržať s presnosťou zlomkov milimetrov. Takáto doska sa dá mimoriadne výhodne použiť ako debniaca doska, ktorá je ako súčasť debnenia pri tvarovaní a liatí betónu.

Z nemeckej zverejnenej patentovej prihlášky DE 38 37 125 Al je ďalej známy spôsob výroby tvarovaných telies, aj dosiek, pri ktorom sa odpad z termoplastického plastu a kovovej fólie rozomieľa na ústrižky s dĺžkou približne 2 mm, takže túto zmes potom možno spracovať pomocou závitovkového vytlačovacieho lisu. Týmto postupom sa získa v zásade druhovo podobný konštrukčný prvok.

Konštrukčný prvok je v oboch opísaných prípadoch v celom svojom priereze homogénny, pokiaľ sa nezoberú do úvahy náhodne vytvorené nehomogenity rozložením kovových častíc.

Pri konštrukčných prvkoch tohto druhu sa prejavuje problém, ktorý spočíva v tom, že pri použití konštrukčného prvku na vymedzenie priestorov dochádza v týchto priestoroch v niektorých prípadoch k reakcii, napríklad pri tvrdnutí betónu, pri ktorých dochádza k intenzívnemu vývinu tepla. Aby betón bezprostredne po naplnení ohraničeného priestoru nezostal príliš dlho teplý, prípadne aby sa ďalej nezohrieval alebo dokonca nezačal variť, vyžaduje sa od konštrukčného prvku dobrý odvod tepla, čo doterajšie konštrukčné prvky podľa známeho stavu techniky nespĺňajú.

Úlohou vynálezu je preto nájsť také štruktúry konštrukčného prvku tohto druhu, aby tento mohol slúžiť ako ďalej zdokonalená náhrada dosiek. Dôraz sa kladie hlavne na pevnosť a možnosť spojovania pomocou klincov, odolnosť proti tečeniu za studená, tepelnú vodivosť a tepluvzdomosť. Hlavnou úlohou vynálezu je nájsť takú štruktúru konštrukčného prvku, ktorá bude mať podstatne zvýšenú tepelnú vodivosť.

Podstata vynálezu

Túto úlohu rieši a nedostatky podobných známych konštrukčných prvkov do značnej miery odstraňuje konštrukčný prvok, ktorý má vrstevnatú štruktúru a pozostáva z dvojice vonkajších vrstiev s homogénnymi povrchovými vrstvami a z medziľahlej strednej vrstvy, ktorá pozostáva z penovej hmoty, ktorá je pevne spojená s vonkajšími vrstvami, v ktorých sú umiestnené rohože z kovových vlákien v podstate v rovnobežnom smere s povrchovými vrstvami. Hmotnostný podiel kovových teliesok v penovej hmote strednej vrstvy je pritom výhodne podstatne nižší ako vo vonkajších vrstvách.

Výhodná hodnota hmotnostného podielu kovových teliesok v penovej hmote strednej vrstvy je v rozsahu 0 až 25 %, zvlášť výhodná je hodnota v rozsahu od 0 až 10 %.

Zvlášť výhodný rozsah hmotnostného podielu kovových teliesok v penovej hmote strednej vrstvy je 5 % s toleranciou + 150 % až -100 %.

Kovovými telieskami môžu byť kovové triesky a/alebo pásiky kovovej fólie, pričom pásiky kovovej fólie môžu mať výhodne tvar lamiet.

Ďalej je výhodné, ak pásiky kovovej fólie sú aspoň na jednej strane pokryté vrstvou plastu a sú vyrobené z použitých hliníkových plechoviek.

Zásluhou kovových teliesok, ktoré konštrukčný prvok môže obsahovať v rôznych koncentráciách možno dosiahnuť dobrú tepelnú vodivosť, čo má za následok rýchlejšie tvrdnutie betónu, ktorý je uzavretý medzi takýmito konštrukčnými prvkami.

Týmto spôsobom možno podstatne skrátiť čas tvrdnutia betónu pri debnení. Okrem toho konštrukčné prvky môžu zásluhou kovových teliesok rovnomerne a rýchlejšie sa ochladzovať, takže nevzniká prídavné pnutie a zvyšuje sa tvarová stabilita konštrukčných prvkov.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Podstata vynálezu je ďalej objasnená na neobmedzených príkladoch jeho uskutočnenia, ktoré sú opísané na základe pripojených výkresov, ktoré znázorňujú: na obr. 1 je rez časťou konštrukčného prvku podľa vynálezu, ktorý možno použiť ako debniacu dosku, na obr. 2 je diagram štatistického rozdelenia priemeru pórov v penovej hmote po oboch stranách geometrickej strednej roviny pre prvý príklad vyhotovenia, na obr. 3 to isté ako na obr. 2, ale pre druhý príklad vyhotovenia, na obr. 4 je pôdorysný pohľad na rohož z kovových vlákien, na obr. 5 je rez lisovacou formou s vloženými vrstvami materiálu, ktoré sú v záujme názornosti znázornené tak, že sú od seba oddialené, na obr. 6 je schematické zobrazenie postupu pri vytlačovaní.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Konštrukčný prvok podľa obr. 1 je zhotovený ako debniaca doska, ktorá je použiteľná ako debnenie na betón. Táto debniaca doska 11 pozostáva z dvojice vonkajších vrstiev 12,13 s vonkajšími povrchmi 14,16, na ktoré naväzujú povrchové vrstvy 17,18, ktorých hrúbka je len zlomkom hrúbky vonkajších vrstiev 12,13. Medzi vonkajšími vrstvami 12,13 sa nachádza stredná vrstva 19, ktorú vytvára penová hmota 21. Vo vonkajších vrstvách 12, 13 sú umiestnené rohože 22, 23, ktoré rovnako ako všetky ostatné vrstvy 12, 13, 17, 18, 19 sú rovnobežné s geometrickou strednou rovinou 24 debniacej dosky.

Priemer D pórov v penovej hmote 21, ktorá tvorí väčšiu časť objemu tejto penovej hmoty 21 sa smerom od homogénnych povrchových vrstiev 17, 18 ku geometrickej strednej rovine 24 zväčšuje, ako je to zrejmé z diagramu na obr. 2. V blízkosti tejto geometrickej strednej roviny 24 je

SK 282104 Β6 priemer D pórov alebo bublín najväčší a zmenšuje sa smerom k okrajom vonkajších vrstiev 12,13, v ktorých je tento priemer už nulový, čo znamená, že tieto vonkajšie vrstvy sú už homogénne a bez pórov.

Pri inom spôsobe výroby, ktorého výsledok je zrejmý z diagramu na obrázku 3, zasahujú póry až do povrchových vrstiev 12,13, kde však ich priemer tiež klesá na nulu. V miestach, kde sa nachádzajú rohože 22,23 je už priemer D pórov alebo bublín nulový. Rohože 22, 23 sú teda rovnako ako v príklade uskutočnenia podľa obr. 2 uložené v homogénnom materiáli.

Prvá rohož 22 pozostáva podľa obr. 4 z kovových vlákien 26,27. Druhá rohož 23 je úplne totožná s prvou rohožou 22 a nie je preto znázornená. Kovové vlákna 26, 27 sú z ocele a majú hrúbku 0,16 mm. Prvé kovové vlákna 26 sú umiestnené v smere osi a druhé kovové vlákna sú umiestnené v smere osi Y, takže vlákna 26, 27 sú vzájomne kolmé. Rozmer ôk 28 je v oboch smeroch rovnaký a predstavuje 7x7 mm. Neznázomeným spôsobom je zaistené, že body 29 kríženia sa neposunú. V prípade, že sa s kovovými vláknami 26,27 nedá pre ich voľnosť dobre manipulovať, má prvá rohož 22 pomocnú kostru 31, ktorá je neznázomeným spôsobom spojená s kovovými vláknami 26, 27. Táto pomocná kostra 31 pozostáva z vlákien s podstatne nižšou pevnosťou v ťahu a neurčuje vôbec alebo spoluurčuje len nepatrne vlastnosti konštrukčného prvku.

V hornej časti obr. 5 je znázornený rez hornou polovicou 32 formy, zatiaľ čo v spodnej časti obr. 5 je znázornený rez spodnou polovicou formy 33, ktorá je komplementárna k hornej polovici 32. Polovice 32, 33 formy možno k sebe pritlačiť za určitého tlaku a teploty. Týmto spôsobom dôjde k stlačeniu prvej vonkajšej vrstvy 12, ktorá ma prvú rohož 22 a druhej vonkajšej vrstvy 13, ktorá má druhú rohož 23, ktoré sa už predtým pripravili, s medziľahlou strednou vrstvou 19. Vytvorí sa tak konštrukčný prvok s rozložením pórov podľa obr. 2 za predpokladu, že súčet východiskových hrúbok vonkajších vrstiev a strednej vrstvy, je na začiatku väčší ako svetlosť medzery medzi uzavretými polovicami 32,34 formy. Vonkajšie vrstvy 12,13 sa tak máličko vtlačia do strednej vrstvy 19 bez toho, aby sa pritom stali samy poréznymi.

Podľa obr. 6 sa pre iný spôsob výroby použije hubica 3 s obdĺžnikovou výstupnou dýzou 36, za ktorou ja zaradená dvojica kalandrovacích valcov 37, 38. Do hubice 34 sa zavádza materiál 42, 43, 44 spolu s rohožami 22, 23, ktoré sa odvíjajú zo zásobných zvitkov 46,47. Materiály 42, 47 sa predtým spracujú v extrudéroch 45a, 45b, ktoré majú odplyňovaciu zónu 39. Druhý materiál sa vedie cez tretí extrudér 45c, ktorý má odplyňovaciu zónu 39, na ktorú naväzuje zóna 41 na prívod plynu. Materiály 42, 43, 44 tvorené plastom sú podľa základnej prihlášky P 39 16 938.3 obohatené kovovými telieskami a prípadne aj nasekanými sklenenými vláknami. Medzi materiály 42,44 sa do hubice 34 zavádzajú zo zásobníkových kotúčov 46, 47 rohože 22, 23. V hubici 34 dochádza k vzájomnému priľahnutiu materiálov 42, 43, 44 a v odplyňovacích zónach 39 sa odvedie neúmyselne a/alebo náhodne zavlečený, alebo vytvorený plyn. Do druhého materiálu 43, ktorý neskôr vytvára strednú vrstvu 19 sa v zóne 41 na prívod plynu kontrolovane zavádza plyn. Tým sa dosiahne vytvorenie pórov s rozložením priemeru D napríklad podľa obr. 3. Znázornenie prívodov materiálu 42,43, 44 z plastu je len symbolické. Žiadne dosky sa samozrejme neprivádzajú. Kalandrovacie valce 37,38 vyhladia ešte za tepla vonkajšie povrchy 14,16 konštrukčného prvku.

Ako vyplýva z podstaty vynálezu a patentových nárokov je v rámci vynálezu možný rad rôznych obmien. Na príklad, konštrukčný prvok je symetrický ku geometrickej strednej rovine 24 len vtedy, ak sa požadujú symetrické vlastnosti konštrukčného prvku. Ak sa jedna z rohoží 22, 23 vypustí, získa sa konštrukčný prvok s jednostranným predpätím, ktorý môže byť vhodný na radu aplikácií. Na vonkajších povrchoch 14,16 môže byť prípadne vytvorená určitá štruktúra. V niektorých prípadoch aplikácie sa môžu použiť obe rohože 22,23. Jedna z nich môže byť pritom umiestnená bližšie ku geometrickej strednej rovine 24 ako druhá a/alebo ich kovové vlákna 26, 27 môžu mať rozdielne vlastnosti, čím sa tiež môže dosiahnuť požadovanej asymetrie. Kovové vlákna môžu byť umiestnené v neznázomených plášťoch z plastu, ktoré sú v bodoch 29 kríženia vzájomne zvarené, takže pomocná kostra 31 je potom nadbytočná. Materiál uvedených plášťov sa potom roztaví do materiálov vonkajších vrstiev 12,13. Rohože 22,23 môžu byť pletené alebo tkané. Tieto rohože 22, 23 môžu byť aj z plechu, z ktorého bola vybitá väčšina plochy, takže sa zachovala len sieť. Môže teda ísť o takzvaný ťahaný kov alebo odpad z výroby malých výrobkov z plechu.

Pokiaľ sa predpokladá, že konštrukčný prvok sa nebude používať obojstranne, debniace dosky sa však obracajú, možno podľa potreby upraviť jeho štruktúru.

Konštrukčný prvok podľa vynálezu môže mať v prípade potreby nižšiu mernú hmotnosť ako drevo a pritom lepšie mechanické vlastnosti.

Ak dôjde k opotrebovaniu niektorého z vonkajších povrchov 14,16 konštrukčného prvku sa môže tento vonkajší povrch 14,16 ľahko obnoviť, napríklad vyhladením pomocou žeravého drôtu alebo prežehlením za tepla.

Stredná vrstva 19 konštrukčného prvku obsahuje nezávisle od množstva plastu len malé množstvo kovových teliesok a sklenených vlákien. Podiel týchto kovových teliesok a sklenených vlákien je vždy do 10 %. V konkrétnom prípade môže to byť 5 % hliníkových triesok a 5 % sklenených vlákien. Možnosť spojovania pomocou klincov je priamo závislá od podielu polyamidu v závislosti od podielu vysokotlakového a nízkotlakového polyetylénu. Pri podiele polyamidu okolo 18 % už možnosť zabíjania klincov končí. Zabíjanie klincov do debniacej dosky sa môže uľahčiť prímesou nízkotlakového polyetylénu. Ale sa zníži pevnosť v strihu a odolnosť proti tečeniu za studená. Ak sa pridá vysokotlakový a nízkotlakový polyetylén v rovnakom pomere, môže sa podiel polyamidu zvýšiť až na 30 %. Na tejto hranici končí možnosť zabíjania klincov. Stupeň pridávania výstužných materiálov, teda kovových teliesok a sklenených vlákien, možnosť zabíjania klincov prakticky neovplyvní, pokiaľ je podiel jednotlivých zložiek do 22 %. Nad touto hranicou je materiál už príliš hustý.

Možnosť tvárnenia, pripadne tečenia za studená závisí do značnej miery od koncentrácii výstužných materiálov a ich dĺžky vo výslednom výrobku, pokiaľ je zaistená ich súdržnosť a väzba s ostatným materiálom. Zdá sa, že najlepšie výsledky sa dosahujú s trieskami a podobnými materiálmi pri dĺžke 12 až 13 mm, ktoré prepožičiavajú konštrukčnému prvku vlastnosti pružiny, ktorá sa po uvoľnení vracia do svojho pôvodného tvaru a pri trvalom zaťažení sa trvalo deformuje.

Tepelnú vodivosť debniacej dosky do značnej miery ovplyvňuje potrebný čas ubíjania alebo lisovania, ako aj čas tuhnutia betónu. Táto tepelná vodivosť je prevažne určovaná len uvedenými kovovými telieskami. Pri podiele hliníkových triesok 15 % sa dosiahne tepelná vodivosť porovnateľná s drevenou doskou. Pri dobrej tepelnej vodivosti dochádza k pomerne rovnomernému ochladzovaniu konštrukčného prvku, takže nevzniká žiadne pnutie. Tým sa zaručuje nedeformovaný tvar vo vychladenom stave.

SK 282104 Β6

Čím vyšší je podiel polyamidu, tým vyššia je aj odolnosť výsledného materiálu proti teplote. Touto vlastnosťou polyamidu sa však do určitej miery súčasne znižuje možnosť zabíjania klincov. Zo skúšok na prototypoch vyplýva, že oba faktory sú optimálne pri podiele polyetylénu v rozsahu 12 až 25%, to znamená, že pri tomto podiele sa dosiahne pomerne vysoká tepelná odolnosť pri zachovaní možnosti zabíjania klincov do debniacej dosky 11.

Vonkajšie vrstvy 12,13 majú vysoký podiel výstužného materiálu, obsahujú napríklad 20 % polyamidu, 20 % hliníkových triesok, 20 % sklenených vlákien a po 20 % vysokotlakového a nízkotlakového polyetylénu. Pri vhodnom dimenzovaní rohoží 22, 23 možno podiel sklenených vlákien a hliníkových triesok o niečo znížiť.

Stredná vrstva má len malý podiel výstužného materiálu, obsahuje napríklad len do 5 % hliníkových triesok a sklenených vlákien. Vytvorením penovej oblasti v strednej vrstve 19 sa dosiahne podstatného zníženia mernej hmotnosti, napríklad o 60 %.

Spôsob výroby opísaný v súvislosti s obr. 5 nie je síce tak hospodárny ako spôsob výroby podľa obr. 6, umožňuje však rýchlejšie zavedenie do výroby. Pre postup podľa obr. 6 toto platí opačne.

Opísaný bol príklad uskutočnenia s rozmerom oka 28 rohože 22, 23 s minimálnou veľkosťou 7x7 mm v oboch smeroch. Tento rozmer oka 28 však môže byť v závislosti od požiadavky statickej pevnosti väčší alebo menši a okrem toho môže byť odlišný v jednotlivých smeroch.

Rohože 22,23 môžu byť napríklad z ťahaného kovu. V podstate sú možné aj rôzne kombinácie, napríklad ťahaný kov a/alebo pásy s vybitými plochami, a/alebo pletené, a/alebo tkané, a/alebo háčkované rohože 22,23.

Jednotlivé vrstvy, to znamená rohože 22, 23, vonkajšie vrstvy 12, 13, stredná vrstva 19 sú navzájom v podstate rovnobežné a rohože 22,23 sú v podstate rovné.

Claims (9)

1. Konštrukčný prvok, v ktorom sú štatisticky rozlože- né kovové telieska, pričom jeho hrúbka je podstatne menšia ako jeho ostatné rozmery, a pozostáva najmenej z 50 % hmotnostných plastu a z najviac 50 % hmotnostných kovových teliesok, vyznačujúci sa tým, že pozostáva z dvojice vonkajších vrstiev (12, 13) s homogénnymi povrchovými vrstvami (17, 18) a z medziľahlej strednej vrstvy (19) pozostávajúcej z penovej hmoty (21), ktorá je pevne spojená s vonkajšími vrstvami (12, 13), v ktorých sú umiestnené rohože (22, 23) z kovových vlákien (26, 27), ktoré sú v podstate rovnobežné s povrchovými vrstvami (17,18).

2. Konštrukčný prvok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že hmotnostný podiel kovových teliesok v penovej hmote (21) strednej vrstvy (19) je o 20 až 80 % nižší ako vo vonkajších vrstvách (12,13).

3. Konštrukčný prvok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že hmotnostný podiel kovových teliesok v penovej hmote (21) strednej vrstvy (19) je v rozsahu 0,1 až 25%.

4. Konštrukčný prvok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že hmotnostný podiel kovových teliesok v penovej hmote (21) strednej vrstvy (19) je v rozsahu 0,1 až 10%.

5. Konštrukčný prvok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že hmotnostný podiel kovových teliesok v penovej hmote (21) strednej vrstvy (19) je 5 % s toleranciou +150 % až-99,9 %.

6. Konštrukčný prvok podľa nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že kovovými telieskami sú kovové triesky a/alebo pásiky kovovej fólie.

7. Konštrukčný prvok podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že pásiky kovových fólií majú tvar lamiet.

8. Konštrukčný prvok podľa nárokov 6 a 7, vyzná č u j ú c i sa tým, že pásiky kovovej fólie sú najmenej na jednej strane pokryté vrstvou plastu.

9. Konštrukčný prvok podľa nárokov 6 až 8, v y značujúci sa tým, že pásiky kovovej fólie sú vyrobené z použitých hliníkových plechoviek.