CZ2002668A3 - Způsob a zařízení pro výrobu kompozitních desek a kompozitní deska vyrobená tímto způsobem - Google Patents

Description

Miloš VSETEŮKA advokát ® CO PRAHA 2. Há&OW$ ý .___

Způsob a zařízení pro výrobu kompozitních desek a kompozitní deska vyrobená tímto způsobem

Oblast techniky

Vynalez se týká přímého způsobu pro výrobu kompozitních desek a zařízení pro provádění tohoto způsobu. Týká se rovněž získaných kompozitních výrobků.

Dosavadní stav techniky

Kompozitní desky se obvykle vytvářejí z nejméně dvou hmot s odlišnými teplotami tavení, a to zpravidla organické hmoty a výztuzne hmoty, přičemž výztužná hmota je například ve formě nití vnořených do organické matrice. Výroba kompozitních desek je zpravidla dlouhá mezi výrobou výztužných nití a okamžikem, kdy se konečně získávají desky, přičemž konstrukce používané pro vytváření desek zpravidla nejsou nitě co takové ale složité konstrukce, obsahující nitě a vyžadující potřebu fází předchozího zpracování.

Zejména je již známé vyrábět kompozitní desky ve formě panelů nebo zakřivených dílců, a to z tkanin tvořených současně výztužnými nitěmi a termoplastickými nitěmi, při ukládání tkanin do souvrství na sebe a lisováním takto vytvořeného souvrství, jak je popsáno v užitném vzoru FR 2 500 360. Takový způsob se zejména vyznačuje tou nevýhodou, že se jedná o přetržitý proces.

Je rovněž známé (z francouzského patentového spisu FR 2 743 822) vyrábět kompozitní desky ze skleněné tkaniny a z organické hmoty, které se kontinuálně ukládají na dopravník a po té se předehřívají v horkovzdušné peci před jejich zaváděním do pásového lisu (typu popsaného v patento-

vém spisu US-A-4 277 539), kde se postupně za sebou ohřívají a ochlazují při současném stlačení. I když je tento postup rychlejší, než je výše popsaný způsob, je žádoucí ještě zlepšit výrobu kompozitních desek, a to navržením procesů, ktere jsou rychlejší a ekonomičtější, při současném zajištovam dosazení výrobků zachovávajících si dobré vlastnosti, zejména mechanické.

Vynález si klade za úkol poskytnout zlepšený způsob vzhledem ke stávajícím postupům pro výrobu kompozitních desek, zejména rychlejší a ekonomičtější způsob než jsou stávající postupy.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je dosaženo způsobem výroby kompozitních desek, při kterém se unáší v daném směru svazkový soubor rovnoběžných nití, s tímto svazkovým souborem se sdružuje vrstvový soubor z nite nebo nití orientovaných napříč k uvedenému danému směru, přičemž svazkový soubor nití a/nebo vrstvový soubor z nitě nebo nití obsahuje nejméně jednu organickou hmotu a nejméně jednu výztužnou hmotu, přičemž sdružená sestava obsahuje nejméně 10 hmotn.% organické hmoty, sdružená sestava se zahřívá, při přesouvání v uvedeném daném směru, a působením tepla a/nebo tlaku a následným ochlazením se fixuje pro vytváření kompozitního pásu, a pás se odebírá ve formě jedné nebo více kompozitních desek.

Jednotlivé kroky jako unášení svazkového souboru, sdružování svazkového souboru s vrstvovým souborem atd., se s výhodou provádějí kontinuálně, přičemž tento termín zahr-3nuje rovněž trhavé unášení v případě sdružování pomocí vozíku (toto provedení bude ještě podrobněji vysvětleno).

Pod pojmem deska (stejně jako i pás) se rozumí ve smyslu vynálezu prvek malé tlouštky vzhledem k jeho ploše, zpravidla rovinný (který však eventuelně může být zakřivený) a tuhý, i když popřípadě vykazuje ohebnost dostatečnou k tomu, aby mohl být odebíraný a uskladňovaný ve svinuté formě. Zpravidla se jedná o plný prvek, který však může být v určitých případech opatřený vybráními (termín deska a termín pás se vztahují rovněž na struktury typu mřížoviny nebo tkaniny, podle vynálezu).

Pod pojmem kompozitní se podle vynálezu rozumí sdružení nejméně dvou hmot s odlišnými teplotami tavení, z nichž zpravidla jedna je organická hmota a jedna je výztužný materiál, přičemž obsah hmoty s nízkou teplotou taveni (organická hmota) je nejméně rovný 10 hmotn.% uvedené sdružené sestavy.

Způsob podle vynálezu umožňuje získávat kompozitní desky v jedné operaci, počínaje jednoduchými výchozími strukturami. Způsob podle vynálezu totiž používá v podstatě jednosměrné struktury nebo nitě, přičemž zejména výztužná hmota, použitá ve způsobu podle vynálezu, se zavádí výlučně ve formě nití, vzájemně od sebe odlišných a nepřipojených v rámci složitých struktur (zejména vícerozměrových, typu tkanin nebo mřižovin). Použití nej jednodušších výztužných struktur pri výrobě desek podle vynálezu přináší výhody zejména z hlediska nákladů a snadnosti použití. Z těchto jednoduchých struktur dovoluje způsob podle vynálezu přímo získávat požadované desky, při malých nárocích na manipulaci kávat—po-žado-vané— des-ky-,—při—mal-ých—ná-roG-í&h—na—man-i-pu-l-ae-ia při vyloučení potřeby přesouvání z jednoho zařízení do druhého a meziskladování. Kombinuje zejména krok sdružování v rovině příčné k danému směru a krok tavení a tuhnutí organické hmoty, aby se získal hotový výrobek. Takový způsob je zvlášt rychlý a ekonomický.

V následujícím popisu bude jednoduše používán termín svazkový soubor nití (faisceau) pro označování svazkového souboru rovnoběžných nití, kontinuálně unášených ve výše uvedeném daném směru, stejně jako i bude při definici vynálezu používán termín vrstvový soubor z nitě nebo nití (nappe de fil/s) pro označení vrstvového souboru nitě nebo nití orientovaných napříč, t.j. přesněji řešeno jedné nebo více nití, rozdělené nebo rozdělených napříč po ploše definované svazkovým souborem rovnoběžných nití.

Jak plyne z dalšího popisu, rozumí se pod pojmem svazkový soubor (z francouzského originálu faisceau) soubor vzájemně rovnoběžných nití, uspořádaných v uvedeném daném směru a pod pojmem vrstvový soubor (z francouzského nappe, což je v podstatě nepřeložitelný termín pro plošné uspořádání vláken nebo nití) se rozumí druhý soubor nití nebo na bázi nití, uspořádaných ve směru příčném k nitím svazkového souboru, přičemž vrstvový soubor může mít různé formy, jak bude patrné z následujícího textu. Přívlastky svazkový a vrstvový jsou zvoleny pro rozlišení obou základních nitových souborů, z nichž první je v podstatě osnovou a druhý je kladený napříč osnovy, v duchu terminologie francouzského originálu popisu.

Podle vynálezu jsou alespoň svazkový soubor nití nebo

4ar alespoň vrstvový soubor nití tvořený nebo tvořené nitěmi z nejméně dvou hmot, z nichž alespoň jedna je organická hmota a alespoň jedna je výztužná hmota, přičemž tato výztužná hmota je zpravidla hmota zvolená mezi hmotami obvykle používanými pro vyztužování organických hmot (jako je sklo, uhlík, aramid atd.) nebo která může být rovněž interpretována v širším smyslu jako hmota s vyšší teplotou tavení než má výše uvedená organická hmota. Jinak řečeno jsou alespoň svazkový soubor nití nebo alespoň vrstvový soubor nití tvořený nebo tvořené z nejméně dvou hmot majících různé teploty tavení, přičemž hmota s nižší teplotou tavení je organická hmota. Organická hmota je například polypropylen, polyethylen, polybutylentereftalát, polyethylentereftalát PET, poly(fenylensulfid), nebo jakákoli jiná termoplastická organická hmota nebo polymer, zvolená z termoplastických polyes-

teru, polyamidů atd., zatímco výztužná hmota nebo hmota s vyšší teplotou tavení je s výhodou sklo.

S výhodou jsou svazkový soubor a vrstvový soubor zvoleny tak, že sdružená sestava svazkového souboru a niťového souboru obsahuje nejméně 10 hmotn.% organické hmoty a od 20 do 90 hmotn.% výztužné hmoty (s výhodou skla), s výhodou od 30 do 85 hmotn.% výztužné hmoty a nejvýhodněji od 40 do 80 hmotn.% výztužné hmoty. Zvlášť výhodně je tvořena sdružená sestava svazkového souboru a vrstvového souboru tvořena výztužnou hmotou, v uvedených podílech, a organickou hmotou v podílu představujícím doplněk uvedeného sdruženého souboru do 100 hmotn.%. Svazkový soubor a/nebo vrstvový soubor mohou obsahovat zčásti nitě tvořené jednou z hmot a zčásti nitě tvorene druhou z hmot, přičemž nitě jsou ve svazkovém souboru a/nebo vrstvovém souboru uloženy prostřídané a jsou s výhodou důkladně promíseny. Svazkový soubor a/nebo vrstvový soubor mohou také obsahovat směsné nitě získané sdružováním a současným navíjením nekonečných vláken z jedné hmoty a nekonečných vláken z druhé hmoty, přičemž tyto směsné nitě mohou být rovněž směšovány s nitěmi z jedné ze hmot a/nebo nitěmi z druhé ze hmot.

S výhodou obsahuje sdružená sestava svazkového souboru a vrstvového souboru a/nebo svazkového souboru a/nebo vrstvového souboru alespoň 50 hmotn.% (s výhodou nejméně 80 hmotn.% a zvlášť výhodně 100 hmotn.%) směsných nití, t.j. niti tvořených nekonečnými vlákny z jedné hmoty a nekonečnými vlákny.z druhé hmoty, přičemž nekonečná vlákna jsou smíšena uvnitř nití (s výhodou v podstatě homogenním způsobem), přičemž tyto nitě jsou zpravidla získávány sdružováním nekonečných vláken přímo při jejich výrobě (způsoby popsanými

055^^klpo ^{spisech EP}-^A-° 599 695 a EP-A-0 616 . a“²* ^{1 eCht}° ^struktur majících nejméně 50 hmotn.% s výhodou nejméně 80 hmotn.% směsných nití dovoluje zejnéX*“ ^hOm°^genné3ŠÍ mající dobré mechanické ho Z h ^{PriCe Ž R} kompozitních desek kromě toho dochází v kratší době a s výhodou při nižším tlaku, hodou jsou tyto směsně nitě tvořeny z nekonečných vláken tv důklad ^{VláRen 2} °^r9ani°^ké ^Pl-tické hmoy, důkladné vzájemně promísených.

S výze

Výhodou je svazkový soubor nití vytvořený v podstatě^ ze směsných nití a vrstvový soubor nití je vytvořený ze směsných nití z nekonečných vláken (zpravidla rovnoběžných) vXTT^{1 a/neb}° ^{2 Vý2tU}^^Ch z nekonečných ken (zpravidla rovnoběžných) nebo nastříhaných a/nebo niti z nekonečných vláken z organické hmoty (zpravidla rovnoběžných) nebo nastříhaných.

ri způsobů podle vynálezu pocházejí nitě svazkového souboru a nitě vrstvového souboru nejčastěji z více nosičů (nebo navinu), na nichž jsou navinuty, přičemž nitě vrstvoveho souboru jsou popřípadě před tím, než jsou sdružovány s nitěmi svazkového souboru, rozstříhávány.

Sdružování svazkového souboru a nitového souboru se muže provádět různými způsoby, například prostřednictvím jednoho nebo více ukládacích ramen, nebo prostřednictvím vozi u nesoucího nitě vrstvového souboru uložené vzájemně rovno ezne, nebo pneumatickým ukládáním nití (eventuelně s tvorbou smyček nebo rohože) nebo ukládáním nastříhaných

Podle prvního provedení se sdružování provádí tím, že se vkládá v příčném směru vrstvový soubor z nití (v tomto případě se s výhodou jedná o nitě z nekonečných vláken) do svazkových souborů rovnoběžných nití, přičemž svazkový soubor je v dané situaci rozdělen na dvě části (z nichž jedna je nad druhou, například jedna nit ze dvou je provizorně zvednuta vzhledem k výchozí rovině svazkového souboru a eventuelně ostatní nitě jsou provizorně spuštěny vzhledem k výchozí rovině) a vymezuje prostor, do něhož jsou vrhaný nitě pomocí jehlového stavu se zanášecí jehlou nebo jehlami. Tento stav obsahuje například dvě jehly opatřené čelistmi, z nichž jedna jehla přivádí například nitě vrstvového souboru doprostřed svazkového souboru a druhá jehla vytahuje nitě na druhou stranu svazkového souboru, a nitě jsou tedy ustrihovány. Stav může také obsahovat jednu jehlu.

Podle druhého provedení dodává vozík, nesoucí vrstvo vý soubor nití ve formě rovnoběžných niti z nekonečných vláken, vrstvový soubor do svazkového souboru rovnoběžných nití, přičemž vrstvový soubor a svazkový soubor jsou po té eventuelně vzájemně provazovány prostřednictvím kontinuálně dodávaných vázacích nití (například jemných nití z polyesteru nebo polypropylenu nebo ze skla). Tyto vázací nitě jsou například zaváděny periodickým pohybem příčné jehelní tyče. Na rozdíl od předchozího provedení nejsou nitě vrstvového souboru a svazkového souboru vzájemně proplétány, ale jednoduše mezi sebou vázány. Výrobky získané v tomto případě vykazují dobré vyrovnání jednotlivých nití do os (a tedy malé zkrácení) a dobrou schopnost deformace.

Podle třetího provedení dochází ke sdružování tím, ze se v příčném směru vkládá vrstvový soubor nití (v tomto pn-

pádě se přednostně jedná rovněž o nitě z nekonečných vláken) do svazkového souboru rovnoběžných nití pomoci stroje pro vytváření mřížoviny otočným ramenem nebo rameny. Tento stroj může obsahovat jedno nebo více otočných ramen, přičemž nitě vrstvového souboru pocházejí bud z cívky nebo cívek uložených na kole nesoucím zanášecí ramena, přičemž toto kolo je otáčivě pohybováno, nebo cívkou nebo cívkami, uloženými na pohybujícím se nosném hřídeli (synchronizovaném s pohybem zanášecích ramen), nebo nepohyblivé cívky nebo cívek, přičemž rameno nebo ramena jsou v tomto případě zpravidla dutá ramena s axiálním průchodem. Výrobky získané tímto provedením vykazují velmi malé zkrácení a velmi dobré mechanické vlastnosti.

Podle čtvrtého provedení dochází ke sdružování nastříháváním nití nad svazkovým souborem rovnoběžných nití, přičemž nastříhané nitě se orientují do různých směrů, zejména do směrů příčných ke směru svazkového souboru nití, přičemž nastříhané nitě tvoří vrstvový soubor, ukládající se na svazkový soubor z nití. S výhodou v tomto případě nitě padají na jeden nebo více vychylovačů (jedná se zpravidla o plech - nebo eventuelně o více plechů - nakloněných v úhlu přibližně 45 až 80° vzhledem ke svazkovému souboru nití), umožňujících je lépe orientovat ve směrech příčných vzhledem k danému směru před jejich rozdělováním na svazkový soubor rovnoběžných nití.

Podle pátého provedení dochází ke sdružování příčným vrháním jedné nebo více nití ve formě rohože na svazkový soubor rovnoběžných nití, přičemž vrstvový soubor nití ve formě rohože se eventuelně pokrývá druhým svazkovým souborem rovnoběžných nití, pohybujících se ve stejném směru jako

první svazkový soubor rovnoběžných nití.

Sdružená sestava svazkového souboru a vrstvového souboru nití (pohybující se rychlostí například od 0,5 do 10 m/min) vstupuje do nejméně jednoho pásma, kde je zahřívána na teplotu ležící mezi teplotami tavení hmot tvořících sdruženou sestavu, přičemž tato teplota je rovněž nižší než je teplota degradace hmoty s nižší teplotou tavení. Pojem teplota degradace navíc znamená, ve smyslu vynálezu, minimální teplotu, při níž se pozoruje rozklad molekul tvořících hmotu (jak je tradičně definováno a jak je zřejmé pro odborníka) nebo kdy se pozorují nežádoucí změna hmoty, jako je vzplanutí, ztráta celistvosti hmoty (projevující se tečením hmoty mimo vrstvový soubor) nebo nežádoucí zbarvení hmoty (například žloutnutí). Tato teplota degradace může být vyhodnocena tradičním způsobem termogravimetrem a/nebo pozorováním minimální teploty, při níž vznikne jeden z výše uvedených jevů.

Podle vynálezu je sdružená sestava dostatečně zahřívána pro umožňování spojení alespoň části nití mezi sebou prostřednictvím hmoty s nižší teplotou tavení po zahřátí a/nebo stlačení, a ve většině případů (s výjimkou případu kde je snaha spíše vytvořit strukturu typu mřížoviny) pro umožňování získání plně nebo přibližně plné struktury.

Jako příklad je možno uvést, že zahřátí může být přibližně 190 až 230°C, když je vrstvový soubor nití tvořený ze skla a polypropylenu, a může být přibližně 280 až 310°C, když je vrstvový soubor vytvořený ze skla a polyethylentereftalátu (PET) a může být přibližně 270 až 280-290°C, když je vrstvový soubor tvořený sklem a polybutylentereftalát (PBT).

Vyhřívání sdružené sestavy může být prováděno různými způsoby, například pomocí dvoupásového polepovacího stroje nebo pomocí vyhřívaných válců nebo pomocí ozařovacího září- | zení, jako je zařízení s infračerveným zářením (ve formě například pece nebo lampy nebo lamp nebo panelu nebo panelů vyvíjejících infračervené záření atd.) a/nebo nejméně jedno zařízení na foukání horkého vzduchu (například horkovzdušnou pec s nucenou konvekcí).

Vyhřívání může být nedostatečné pro umožnění fixace sdružené sestavy pomocí roztavené organické hmoty (termofixace). V řadě případech však vyhřívaná sdružená sestava dále podstupuje stlačení pomocí stlačovacího zařízení, například * pomocí nejméně jednoho dvouválcového kalandru. Síla vyvíjená na sdruženou sestavu při jejím průchodu stlačovacím zařízením, například při jejím současném průchodu mezi dvěma válci kalandru, je zpravidla několik kgf/cm nebo i několik desítek kgf/cm. Tlak vyvíjený stlačovacím zařízením zhutňuje vrstvový soubor nití, přičemž získaná struktura je fixována ochla- zením, které může být prováděno, alespoň částečně, současně se stlačením nebo se může rovněž provádět po fázi stlačování za tepla.

Stlačovací zařízení může obsahovat nejméně jeden kalandr, zejména kalandr udržovaný na teplotě nižší než je teplota tuhnutí, takže hmota s teplotou tavení nižší než je teplota tavení (kálandr je například na teplotě od 20 do 150°C) za účelem jejího ztuhnutí.

Stlačovací zařízení může také obsahovat více kalandrů, zejména v případě velkých tlouštěk a je-li požadována

velmi dobrá rovinnost a/nebo vysoké výrobní rychlosti. Kromě toho je zejména v případě, kdy se používají hmoty s vysokými teplotami tavení nebo majícími velkou rychlost krystalizace (například polyestery) a kdy je snaha získat plné nebo přibližně plné desky, může být žádoucí zahřívat kalandr (nebo alespoň první kalandr) stlačovacího zařízení na teplotu vyšší než 75°C a s výhodou vyšší než 100°C a dokonce i vyšší než 150°C. V tomto případě jsou vyhřívané válce kalandru s výhodou pokryty antiadhezivním povlakem na bázi například PTFE a/nebo se rozvine mezi každý válec a vrstvový soubor nití separační pás (například ze silikonovaného papíru nebo ze skleněné textilie povlečené například PTFE, přičemž tento pás může být eventuelně ve formě nekonečného pásu).

Podle provedení vynálezu může stlačovací zařízení rovněž obsahovat pásový lis, nebo z takového lisu sestávat (přičemž lis je například opatřen pásy z oceli nebo ze skleněné textilie nebo z aramidóvé textilie, přičemž textilie je s výhodou povlečená PTFE), obsahující horké pásmo (zejména s kalandrem nebo kalandry), následované chladným pásmem (s chladicími prvky ve formě tyčí, desek... a eventuelně kalandr nebo kalandrů).

Chlazení může být prováděno ve stlačovacím zařízení (například v chladném kalandru nebo v chladném pásmu rovinného polepovacího zařízení se dvěma pásy) nebo může být prováděno vně stlačovacího zařízení, například přirozenou nebo nucenou konvekcí. Pró zrychlování chlazení může kompozitní pás, získávaný na výstupu stlačovacího zařízení, postupovat po chladicím stole, v němž cirkuluje studená voda, přičemž tento stůl je eventuelně lehce zakřivený za účelem zlepšení kontaktu s pásem. Pro ještě další zlepšení chlazení a/nebo

-12kontaktu může být stůl sdružen s tlačnými válci, s výhodou chlazenými (například cirkulací vody) a/nebo s chlazenou deskou nebo deskami, volně opřenými nebo tlačenými, a/nebo s jednou nebo více tryskami na foukání vzduchu a/nebo může být pás tažen tažnými válci, uloženými například na výstupu ze stolu.

Kompozitní pás, po stlačení a ochlazení, může být navinut na trn, jehož průměr je funkcí tloušťky pásu (vytvářená deska odpovídá tedy navíjenému pásu) a může být stříhán stříhacím zařízení (například zařízení s nůžkami nebo okružní pilou) za účelem vytváření více desek.

I když je daný způsob v podstatě popsán z hlediska sdružování vrstvového souboru nití a svazkového souboru rovnoběžných nití, je zřejmé, že více vrstvových souborů může být sdruženo s více svazkovými soubory stejným způsobem, jaký byl popsán výše. Je zejména možné přidružovat více vrstvových souborů nití za účelem vytváření desek větší tloušťky. Podle dalšího znaku vynálezu se tak: unáší v daném směru první svazkový soubor rovnoběžných nití, s tímto prvním svazkem se sdružuje vrstvový soubor z nití orientovaných napříč vzhledem k tomuto danému směru, ke svazkovému souboru a vrstvovému souboru se přidružuje nejméně jeden druhý svazkový soubor rovnoběžných nití v daném směru, přičemž první svazkový soubor nití a/nebo vrstvový soubor z nití a/nebo druhý svazkový soubor nití obsahuje nejméně dvě hmoty s odlišnými teplotami tavení, sdružená sestava se zahřívá při jejím pohybu v uvedeném daném směru a fixuje se působením tepla a/nebo tlaku a po té ochlazováním, pro vytváření kompozitního pásu, a pás se odebírá ve formě jedné nebo více kompozitních desek.

Před stlačením sestavy je rovněž možné rozvíjet na povrchu jednoho nebo obou líců sdružené sestavy, přičemž tyto pásy ulpívají za tepla k sestavě svazkového souboru nebo souborů a vrstvového souboru nebo souborů. Tyto pásy mohou být ze stejné nebo odlišné hmoty nebo hmot vůči hmotě nebo hmotám nití sestavy (mohou být kovové, organické atd.), přičemž tyto pásy mají s výhodou povahu povlaku nebo jsou opatřeny povlakem s povahou blízkou hmotě s nižší teplotou tavení , přítomnou ve sdružené sestavě.

Obecně je možné ukládat na povrch sdružované sestavy a/nebo vkládat do nitra sdružované sestavy další struktury ve formě nití nebo sestav nití, komůrkových struktur nebo struktur obsahující prvky ve formě prášku, granulí nebo kapaliny, pásů, desek nebo folií, s v podstatě metalickou nebo polymerní nebo minerální nebo rostlinnou povahou, souvislé nebo nesouvislé, a udělující obzvláštní vlastnosti získaným kompozitním deskám (přídavné vyztužení nitěmi odlišné povahy, zlepšení mechanických vlastností, ochrana proti elektromagnetickým zářením, zlepšení tepelné nebo akustické izolace, vytvoření vylehčené kompozitní struktury, zlepšenou schopnost lisování, vzhled povrchu, atd.).

Pás získaný způsobem podle vynálezu může být odebírán ve formě návinů (t.j. v jakémkoli případě ve formě svinuté jediné kompozitní desky) nebo více desek, nařezaných na rozměry požadované uživateli.

Vynález rovněž navrhuje zařízení pro provádění způsobu. Zařízení obsahuje:

a) jedno nebo více zařízení nebo ústrojí pro přívod nejméně jednoho svazkového souboru rovnoběžných nití,

b) jedno nebo více zařízení nebo ústrojí pro přívod nejméně jednoho vrstvového souboru z nití,

c) jedno nebo více orientovacích zařízení nití vrstvového souboru napříč k rovnoběžným nitím svazkového souboru (například, podle provedení, jehlový stav se zanášecí jehlou nebo jehlami, stav s vozíkem, stroj pro výrobu mřížovin se zanášením útků otočnými rameny, nebo vychylovač, jak je popsáno v různých provedeních vysvětlených výše),

d) nejméně jedno zařízení (nebo ústrojí) pro vyhřívání sdružené sestavy svazkového souboru a vrstvového útvaru, a

e) nejméně jedno zařízení pro ochlazování sdružené sestavy.

Zařízení podle vynálezu může rovněž obsahovat nejméně jedno zařízení pro stlačování a/nebo nejméně jedno zařízení pro stříhání a/nebo nejméně jedno zařízení pro odebírání kompozitních desek. Chladicí zařízení může být také stlačovací zařízení, nebo může zařízení podle vynálezu obsahovat nejméně jedno zařízení pro sdružování svazkového souboru a vrstvového souboru odlišné od chladicího zařízení.

Kompozitní desky získané kombinací kroků způsobu podle vynálezu jsou zvlášť ekonomické a obsahují nekonečná vlákna z hmoty o vyšší teplotě tavení (zpravidla výztužná nekonečná vlákna), vnořená do desky a uložená zpravidla alespoň z části ve směru postupu desky při její výrobě a s výhodou rovněž z druhé části (nebo alespoň z druhé části těchto nekonečných vláken) ve směru příčném ke směru postupu. Deska tak obsahuje nejméně jednu soustavu vláken z hmoty s vyšší teplotou tavení, uložených v podstatě rovnoběžně s prvním směrem a eventuelně nejméně jednu druhou soustavu vláken uložených přibližně rovnoběžně napříč k prvnímu smě

-15ru, přičemž všechna tato vlákna jsou vnořena do hmoty s nižší teplotou tavení. Získané desky, které mají zpravidla tloušťku od několika desítek milimetrů do přibližně 2 mm, jsou tuhé, snadno se stříhají a mají dobré mechanické vlastnosti. Mohou být použity co takové při způsobech lisování nebo ve spojení s jinými výrobky. Mohou být použity například pro tepelné tvarování a lisování výrobků z kompozitních hmot.

Získané desky obecně vykazují malé zkrácení v podélném směru (poměr mezi délkou nitě v jednom směru a délkou desky v tomto směru, přičemž tento poměr se vyhodnocuje v případě nití procházejících deskou v tomto směru a neprocházejících v případě nástříhaných nití) v každém z přednostních směrů orientace nití, přičemž zkrácení je zpravidla menší než 6%, nebo i menší než 2% nebo dokonce menší než 10 v nejméně jednom směru. V případě desek získaných při použití stroje pro vytváření mřížoviny se zanášením útků otočnými rameny je možné pozorovat i úplnou nebo téměř úplnou nepřítomnost zkrácení.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení, neomezujících jeho rozsah, s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l schema zařízení umožňující první provedení vynálezu, obr.2 schema zařízení umožňující druhé provedení vynálezu, obr.3 schema zařízení umožňující třetí provedení vynálezu, obr.4 schema zařízení umožňující čtvrté provedení vynálezu, obr.5 schema části zařízení pro provádění vynálezu a obr.6 schema části zařízení pro provádění vynálezu v jiném jejím uspořádání.

-16Příklady provedení vynálezu

Ve způsobu znázorněném na obr.l se do jehlového tkacího stavu 1 se dvěma jehlami přivádí svazkový soubor niti 2 (obsahující například čtyři nitě na centimetr), pocházejících z rovingů 2, přičemž nitě procházejí do paprsku a přicházejí rovnoběžně do tkacího stavu (část, která není zjevně viditelná a .znázorněná na obrázku), přičemž tyto nitě jsou kupříkladu kompozitní nitě, sestávající z vzájemně smíšených skleněných nekonečných vláken a polypropylenových nekonečných vláken.

Vyrábí se tkanina 4 zanášením nitě 5, například při 120 přírazech za minutu, s plátnovou vazbou, přičemž nit 5 pochází z rovingu 6 a rovněž sestává ze skleněných nekonečných vláken a polypropylenových nekonečných vláken.

Tkanina prochází pod prvním válcem 7, vyhřívaným například na 200°C a majícím kupříkladu průměr přibližně 300 mm, načež přichází na druhý vyhřívaný válec 8. Při styku s horkými povrchy se polypropylenová nekonečná vlákna taví. Po té výrobek vstupuje do štěrbiny kalandru 9. termostaticky ovládaného na například 40°C, kde se ochlazuje a přetváří se na desku 10 o tloušřce například 0,7 mm, sestávající například z 40 hmotn.% z polypropylenu a z 60% ze skleněných vláken, orientovaných ve dvou vzájemné kolmých směrech. Nakonec se výrobek například navíjí na trubku 11 o průměru 100 mm.

Na obr.2 sé odvíjí svazkový soubor 20 rovnoběžných kompozitních nití, sestávajících například z nekonečných skleněných vláken a nekonečných polypropylenových vláken, z jednoho nebo více osnovních válů 21 a přivádí se do pletacího stroje 22 opatřeného vozíkem 23 pro kladení útku, kte-

rý může unášet současně více nití 24 (které pocházejí z rovingů a které jsou rovněž kompozitní nitě) a ukládat je napříč ke směru pohybu svazkového souboru nití, například 2 nitě na centimetr.

Tyto nitě 24 mohou být vázány k nitím svazkového souboru operací současného pletení, přičemž vázací nitě jsou výrobky jemnosti, nebo délkové hmotnosti, nižší než 50 tex (g/km). Sešitý výrobek pak prochází konzolidačním zařízením podobným tomu, jaké je použito na obr.l.

V úsporné variantě nepoužívající vázací nitě se přivádí na vrstvový soubor nití ukládaný vozíkem druhý svazkový soubor nití pro blokování nití vrstvového souboru. Nesešitý soubor se po té přímo vede na systém pro konzolidaci a navíjení.

V jiné propracovanější variantě se použije více pohyblivých vozíků pro ukládání útku na dvou osách v rovině, které umožňuj í vytváření vícevrstvých ploch s více směry, například 0°/-45^o/+45^o/90°. Tyto výrobky jsou tlustší, mohou být vázané nebo nevázané pletením a mohou být přímo konsolidovány na lince tavením a ochlazením pod tlakem nebo jednoduše tepelně fixované tavením/chlazením bez vyvíjení tlaku.

Obr.3 popisuje způsob výroby kompozitního rovinného kozolidovaného výrobku ze skla a termoplastu, v němž se používá dvou svazkových souborů rovnoběžných kompozitních nití 30 a 31 a vrstvového souboru 32 kompozitních nití, pocházejících z rovingů 33 a ukládaných v příčném směru ve formě rohože z nití z nekonečných vláken.

-18Svazkové soubory rovnoběžných nití mohou pocházet z cívečnic neznázorněných na obr.3, nebo mohou být navinuty na osnovních válech 34 a 35, přičemž tyto nitě procházejí hřebeny 36, 37, které je zdržují rovnoběžné, a okolo tažných válců 38., 39, umožňujících snižovat napětí nití před jejich vstupem do konzolidačního zařízení.

Mezi těmito svazkovými soubory se ukládá více nití .32. prostřednictvím vozíku 40, který se přemísťuje napříč ke směru posunu svazkových souborů vratným pohybem pro vytváření rohožovitého útvaru (nebo vrstvového souboru smyčkově kladených nití). Tento vozík je například vybaven válcovým tažným systémem, připojeným k ejektoru se stlačeným vzduchem pracujícím na principu Venturiho trubice.

Sestava svazkových souborů a vrstvového souboru po té prochází mezi nekonečné pásy 41 (ze skleněné tkaniny, impregnované polytetrafluorethylenem PTFE) plochého slepovacího lisu 42.· Tento plochý slepovací lis obsahuje vyhřívací . a pásmo 43 a chladicí pásmo 44, chlazené cirkulací vody, a tlačné válce 45 mezi těmito dvěma pásmy, které stlačují roztavenou termoplastickou hmotu pod tlakem blízkým rozmezí například 10 až 20 N/cm².

Na výstupu z tohoto dvoupásového lisu má výrobek homogenní vzhled, přičemž tento vzhled může být zlepšen například dvěma polypropylenovými foliemi 46, 47, uloženými po obou stranách sestavy mezi pásy lisu. Tuhý plošný výrobek, který se získává, se po té buď navíjí na trubku 48 o průměru například 100 mm, nebo se kontinuálně nařezává na více obdélníků prostřednictvím neznázorněných břitů a automatických nůžek.

Podle varianty provedení je dvoupásový lis nahrazen zařízením obsahujícím dva vyhřívané válce s povlakem PTFE, po nichž následuje kalandr s dvěma chlazenými válci. Obě povrchové polypropylenové folie 46 a 47 jsou v tomto případě s výhodou zaváděny do štěrbiny chladného kalandru.

Způsob znázorněný na obr.4 je blízký způsobu, znázorněnému na obr.3 (stejné značky se vztahují ke stejným prvkům). Rozdíl spočívá v typu rohože, která je sendvičovitě svírána mezi dvěma souběžnými osnovami rovnoběžných nití. Zde je tato rohož například tvořena nitěmi 50 z čistého skla, nastříhanými na délku 50 nebo 100 mm, orientovanými do příčného směru vychylovacím plechem 51. Po obou stranách této rohože mohou být eventuelně přiváděny dvě polypropylenové folie 52 a 53 o tloušťce například 50 μμ. Pro zlepšení povrchového vzhledu mohou být na každé straně výrobku rovněž připojovány dvě další neznázorněné polypropylenové folie. Získaný výrobek může být navíjen nebo řezán na desky.

Rohož z nastříhaných nití může být rovněž tvořena nití stejné povahy, jako nitě svazkového souboru (například 60% skla a 40% polypropylenu). V tomto případě není potřebné zavádět folie 52 a 53 dovnitř výrobku.

Část zařízení znázorněného na obr.5 je varianta kon zolidační části způsobů znázorněných na obr.l a 2. Následuje například tkací stav nebo pletací stroj na pletení s vkládáním útků 60. Tavení organické části se provádí bez dotyku prostřednictvím desek 61 pro působení infračerveným zářením, zatahovatelných pro zabránění rizikům degradace (nebo vzplanutí) sestavy během zastavení stroje. Po ohybu

částečně roztaveného výrobku na termostaticky ovládané tyči 62 je výrobek hutněn a chlazen ve štěrbině kalandru 63 například na 40°C, načež přichází eventuelně na zakřivený chladicí stůl 64. Výrobek, unášený válci 65, 66, je po té nařezáván na desky 67 pomocí jednoho nebo více řezacích zařízení 68.

V případě zastavení tkacího stavu nebo pletacího stroje zatáhne akumulační prostředek 69 zpět část výrobku ležícího mezi koncem panelů působících infračerveným zářením a vstupem do kalandru, aby nevznikly oblasti nezhutněného výrobku, odpovídající každému zastavení. Aby se zabránilo degradaci výrobku na ohýbací tyči, termostaticky ovládané například na 220°C, provede navíc odtahovací tyč 70 oddálení výrobku.

Způsob podle obr.6 je varianta způsobu popsaného na obr.5, která vede k výrobkům jednoduše tepelně fixovaných bez konzolidace. Systém předcházející hutnění/chlazení kalandrem a zakřiveným chladicím stolem je zde nahrazen foukacími skříněmi 71 pro foukání vzduchu.

Desky, vytvořené podle vynálezu, jsou zvlášť uzpůsobené pro vytváření kompozitních výrobků lisováním.

K otázce termínů svazkový soubor a vrstvový soubor je po popisu různých příkladů provedení je možné závěrem shrnout, že soubory nití, nazývané svazkový soubor a vrstvový soubor, mohou ve výsledném plošném uspořádání pásu tvořit vrstvy kladené na sebe (provedení například podle obr.3 nebo 4) nebo jejich mte mohou byt vzajemne propleteny a tvořit v podstatě jednu vrstvu typu například tkané

-20avazby s osnovou a útkem nebo mřížoviny propletené nebo protkané z osnovy a útku (provedení například podle obr.1 nebo 2). Termín vrstvový soubor z nitě nebo nití zahrnuje i případ, kdy je tento soubor tvořen zatkáváním jedné nitě (například jehlovým stavem) a ustřihováním jejích zatkaných úseků a postupným zakládáním takto tvořených jednotlivých úseků po délce pásu rovnovběžně vedle sebe (obr.l), i zvláštní případ kdy vrstvový útvar je vytvořen ve formě rohože sestávající z nastříhaných nití, s výhodou orientovanými vychylovačem (obr.4).

Claims (16)

1. Způsob výroby kompozitních desek, při kterém se unáší v daném směru svazkový soubor rovnoběžných nití, s tímto svazkovým souborem se sdružuje vrstvový soubor z nitě nebo nití orientovaných napříč k uvedenému danému směru, přičemž svazkový soubor nití a/nebo vrstvový soubor z nitě nebo nití obsahuje nejméně jednu organickou hmotu a nejméně jednu výztužnou hmotu, přičemž sdružená sestava obsahuje nejméně 10 hmotn.% organické hmoty, sdružená sestava se zahřívá, při přesouvání v uvedeném daném směru, a působením tepla a/nebo tlaku a následným ochlazením se fixuje pro vytváření kompozitního pásu, a pás se odebírá ve formě jedné nebo více kompozitních desek.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že výztužná hmota je vnášena pouze ve formě nití, vzájemně od sebe odlišných a nespojených.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že sdružená sestava obsahuje nejméně 50 hmotn.% směsných nití.

4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že směsné nitě jsou hlavně tvořeny skleněnými nekonečnými vlákny a nekonečnými vlákny z termoplastické hmoty, důkladně spolu promísenými.

5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že vrstvový soubor z nitě nebo nití je vrstvový soubor z nitě nebo nití z nekonečných vláken a sdružuje se se svazkovým souborem nití při použití jehlového tkacího stavu se zanášecí jehlou nebo jehlami.

6. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že vrstvový soubor z nitě nebo nití je vrstvový soubor z nitě nebo nití z nekonečných vláken a sdružuje se se svazkovým souborem nití při použití vozíku pro kladení útku, přičemž nitě svazkového souboru a nitě vrstvového souboru jsou eventuelně vzájemně sešívány vázacími nitěmi.

7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že vrstvový soubor z nitě nebo nití je vrstvový soubor z nitě nebo nití z nekonečných vláken a sdružování se provádí tím, že se do svazkového souboru rovnoběžných nití vpravuje v příčném směru vrstvový soubor z nití pomocí stroje pro vytváření mřížoviny s vkládáním útků otočnými rameny.

8. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že vrstvový soubor z nitě nebo nití je vrstvový soubor z nastříhané nitě nebo nití a sdružování se provádí stříháním nití nad svazkovým souborem rovnoběžných nití, přičemž nastříhané nitě s výhodou před tím padají na jeden nebo více vychylovačů.

9. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že sdružování se provádí příčným vrháním jedné nebo více nití ve formě rohože na svazkový soubor rovnoběžných nití, přičemž vrstvový soubor ve formě rohože se eventuelně pokrývá druhým svazkovým souborem rovnoběžných nití, pohybujících se ve stejném směru jako první svazkový soubor rovnoběžných nití.

10. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačený tím, že se unáší v daném směru první svazkový soubor rovnoběžných nití, s tímto prvním svazkem se sdružuje vrstvový soubor z nití orientovaných napříč vzhledem k tomuto danému směru, ke svazkovému souboru a vrstvovému souboru se přidružuje nejméně jeden druhý svazkový soubor rovnoběžných nití orientovaných v daném směru, přičemž první svazkový soubor nití a/nebo vrstvový soubor z nití a/nebo druhý svazkový soubor nití obsahuje nejméně dvě hmoty s odlišnými teplotami tavení, - . .

sdružená sestava se zahřívá při jejím pohybu v uvedeném daném směru a fixuje se působením tepla a/nebo tlaku a po té ochlazováním, pro vytváření kompozitního pásu, a pás se odebírá ve formě jedné nebo více kompozitních desek.

11. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 10, vyznačený tím, že se ukládají na povrch sdružované sestavy a/nebo se vkládají do nitra sdružované sestavy další prvky, udělující získávaným kompozitním deskám zvláštní vlastnosti.

12. Zařízení pro výrobu nejméně jedné kompozitní desky, obsahující:

a) jedno nebo více zařízení nebo ústrojí pro přívod nejméně jednoho svazkového souboru rovnoběžných nití,

b) jedno nebo více zařízení nebo ústrojí pro přívod nejméně jednoho vrstvového souboru nití, c) jedno nebo více orientovacích zařízení nití vrstvového souboru napříč k rovnoběžným nitím svazkového souboru, d) negmene jjedno zařízeni (nebo ústrojí) pro vyhřívání sdružené sestavy svazkového souboru a vrstvového souboru, a e) nejméně jedno zařízení pro ochlazování sdružené sestavy.

13. Zařízení podle nároku 12, vyznačené tím, že dále obsahuje nejméně jedno zařízení pro stlačování a/nebo nejméně jedno zařízení pro řezání a/nebo nejméně jedno zařízení pro odebírání kompozitních desek.

14. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 12 nebo 13, vyznačené tím, že orientovací zařízení nití vrstvového souboru je jehlový tkací stav se zanášecí jehlou nebo jehlami, stav s vozíkem, stroj pro výrobu mřížovin s vkládáním útku otočnými rameny nebo vychylovač.

15. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 12 až 14, vyznačený tím, že dále obsahuje akumulační prostředek a/nebo oddalovací tyč pro odtahování výrobku směrem dozadu a/nebo oddalování výrobku od ohřevových a/nebo stlačovacích pásem v případě zastavení zařízení na přívodní straně.

16. Kompozitní deska, na bázi nejméně jedné termoplastické organické hmoty a alespoň výztužných nití, získaná způsobem podle kteréhokoli z nároků 1 až 11, vyznačená tím, že zkrácení je menší než 6%.