PL183409B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania materiału zespolonego - Google Patents

Abstract

1 . Sposób wytwarzania materialu zespolone- go, w którym laczy sie wlókna szklane z organicz- nym tw orzyw em term oplastycznym w stanie wlók- nistym, przy czym najpierw umieszcza sie w sposób ciagly w lókna szklane i organiczne tw orzyw o ter- m oplastyczne na przem ieszczajacym sie podlozu, nastepnie przem ieszcza sie ten zespól wlókien szklanych i organicznego tw orzyw a term oplastycz- nego do szeregu stref, w których ten zespól ogrzewa sie. sciska sie i chlodzi sie. po czym odbiera sie ten zespól, znam ienny tym , ze na przem ieszczajacym sie podlozu umieszcza sie wlókna sz k lan e ,............. 13. Urzadzenie do wytwarzania materialu ze- spolonego, zlozonego z wlókien szklanych i ograni- czonego tworzywa term oplastycznego w stanie wlóknistym zawierajace urzadzenie do m agazyno- wania wlókien, polaczone z m aszyna tnaca, i prze- nosnik oraz, umieszczone na koncu przenosnika, prase i strefe ogrzewania za która znajduje sie strefa chlodzenia, znam ienne tym, ze za co najmniej jedna wielostopniowa, snowarska natykowa rama (10), na której rozm ieszczony jest szereg nawojów ( 11) splatanych wlókien, usytuowane jest co najmniej jedno bebnowe urzadzenie ladujace (20, 44, 52), na którym um ieszczone sa co n ajm n ie j . . . . . . . . . . . . . . . ...................... F i g . 1 PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem obecnego wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania materiału zespolonego, utworzonego przez łączenie włókien wzmacniających, na przykład włókien szklanych, z organicznym tworzywem termoplastycznym.

Znane są liczne sposoby, które umożliwiają połączenie włókien szklanych i organicznego tworzywa termoplastycznego. W szczególności, znany jest sposób wytwarzania materiału zespolonego, w którym łączy się włókna szklane z organicznym tworzywem termoplastycznym w stanie włóknistym, przy czym najpierw umieszcza się w sposób ciągły włókna szklane i organiczne tworzywo termoplastyczne na przemieszczającym się podłożu, następnie przemieszcza się ten zespół włókien szklanych i organicznego tworzywa termoplastycznego do szeregu stref, w których ten zespół ogrzewa się, ściska się i chłodzi się, po czym ten zespół odbiera się z urządzenia.

Włókna szklane mogą występować w postaci maty z włókien ciągłych lub włókien ciętych, tkanin. Tworzywo organiczne może występować w stanie ciekłym lub w stanie stałym jako proszek, folia, płyta lub włókna. Dobór postaci, w jakiej łączone są ze sobą włókna szklane i tworzywo organiczne zależy od ukształtowania jakie ma wykonywany element i właściwości wymaganych w odniesieniu do wspomnianego elementu.

Również, gdy ukształtowanie elementu jest stosunkowo proste i gdy muszą być polepszone jego właściwości mechaniczne, wybrane wzmocnienie występuje najczęściej w postaci tkaniny. Świadectwo użyteczności FR-2 500 360 ilustruje wykorzystanie tego typu wzmocnienia: wytwarzanymi elementami są płaskie płyty lub elementy wygięte, które są wykonywane metodą tłoczenia na gorąco na przykład nałożonych na siebie warstw tkanin z włókna szklanego. Organiczne tworzywo termoplastyczne połączone z tkaninami z włókien szklanych występuje w postaci włóknistej. Te termoplastyczne włókna mogąbyć włóknami osnowy lub włóknami wątku lub jednymi i drugimi. Podczas procesu prasowania na gorąco włókna te ulegają stopieniu i podczas chłodzenia wiążą razem warstwy tkaniny szklanej. Wytwarzane w ten sposób kompozytowe materiały warstwowe charakteryzują się dużą zawartością włókien wzmacniających.

Proces produkcji tych materiałów warstwowych jest procesem nieciągłym zgodnie z którym nakłada się na siebie szereg warstw tkanin, następnie ogrzewa całość wspomnianych warstw przy jednoczesnym ściskaniu w prasie statycznej.

W opisie patentowym US-A-5 227 236 zaproponowano udoskonalenie opisanego wcześniej procesu. Udoskonalenie to polega na stosowaniu mieszanych włókien lub, korzystnie, splątanych ze sobą, natłuszczonych rozproszonym środkiem lub emulsją polimeru termoplastycznego. Przez włókna mieszane należy rozumieć włókna uzyskane przez połączenie i jednoczesne nawinięcie włókien wzmacniających, na przykład włókien szklanych, i organicznych włókien termoplastycznych. Przez splątane ze sobą włókna należy rozumieć włókna uzyskane przez połączenie i jednoczesne nawinięcie szeregu włókien elementarnych wzmacniających i organicznych termoplastycznych elementarnych włókien, przy czym wspomniane włókna elementarne zostały uprzednio oddzielone przy użyciu środków mechanicznych od ich włókien pierwotnych. Temperatura topnienia polimeru stosowanego do natłuszczania tych włókien jest niższa od temperatury topnienia organicznych włókien elementarnych. Te w ten sposób natłuszczone włókna są stosowane w postaci tkanin. Dzięki temu udoskonaleniu czas potrzebny do wykonania płyty prasowanej na gorąco ulega skróceniu. Jednak również i w tym przypadku chodzi o proces nieciągły.

W odniesieniu do wykonywania elementów z materiałów zespolonych znane jest stosowanie wzmocnienia, którego zaletą jest to, że ma ono postać włókna ciągłego, które może przemieszczać się z organicznym tworzywem termoplastycznym pod wpływem nacisku wywieranego podczas operacji formowania.

Wytwarzanie tego rodzaju produktu nadającego się do formowania jest opisane na przykład w patencie US-A-4 277 531. Według tego patentu mata z ciągłego włókna szklanego jest na początku igłowana w celu nadania jej spójności niezbędnej dla manipulowania nią, a następnie na linii produkcyjnej dwie taśmy z igłowanej maty są doprowadzane po równoległych torach aż do urządzenia prasującego na gorąco, które je łączy. Dolna powierzchnia niższej taśmy jest oparta ma warstwie organicznego tworzywa termoplastycznego. Górna po

183 409 wierzchnia taśmy wyżej położonej jest również pokryta warstwą tego samego rodzaju. Tuż przed połączeniem taśm z mat, urządzenie nakłada warstwę tworzywa termoplastycznego w stanie ciekłym. Zespół ten jest jednocześnie ogrzewany i ściskany w sposób gwarantujący co najmniej częściowe stopienie warstw tworzywa organicznego, a po ochłodzeniu, powiązanie włókien tworzących maty.

Zaletą tego sposobu jest umożliwienie ciągłego wytwarzania płata materiału zespolonego przygotowanego do formowania. Jeżeli jednak otrzymany w ten sposób produkt daje się łatwo formować, zawartość włókien wzmacniających w gotowym elemencie jest ograniczona.

Przez splątane ze sobą włókna należy także rozumieć elementarne ściśle ze sobą wymieszane włókna szklane i elementarne włókna organicznego tworzywa termoplastycznego. Włókna takie można otrzymać za pomocą środków mechanicznych jak to na przykład opisuje patent US-A-4 818 318. Według tego opisu patentowego włókna wzmacniające i włókna termoplastyczne są pobierane z odpowiednich zwojów, następnie tworzące je włókna elementarne są oddzielane w postaci dwóch pokładów włókien o tej samej szerokości. Następnie doprowadza się te pokłady włókien do zetknięcia ze sobą tak, aby utworzyły jeden pokład włókien zamieniając w sposób możliwie jak najbardziej regularny oba rodzaje włókien elementarnych Zespół wymieszanych w ten sposób włókien elementarnych tworzy jedno włókno.

Przez splątane ze sobą włókna należy również rozumieć te włókna, które są bezpośrednio uzyskane podczas wytwarzania elementarnych organicznych włókien termoplastycznych i włókien szklanych. Sposoby umożliwiające wytwarzanie takiego włókna są opisane na przykład w zgłoszeniach patentowych EP-A-0 599 695 i EP-A-0 616 055. Według tych sposobów włókna elementarne otrzymane drogą wytłaczania i rozciągania mechanicznego organicznego tworzywa termoplastycznego w stanie stopionym są rozpostarte w postaci pokładu włókien i wymieszane z wiązką lub pokładem włókien szklanych (lub są wrzucone we wspomnianą wiązkę lub pokład włókien), przy czym wspomniane elementarne włókna szklane są również rozciągane. Dzięki tego rodzaju sposobowi otrzymuje się bezpośrednio włókno w którym wymieszane są równomiernie różne włókna elementarne.

Przez przemieszczające się podłoże należy rozumieć taśmę z tworzywa uzyskanego przez połączenie włókien szklanych i organicznego tworzywa termoplastycznego, na przykład taśmy tkaniny utworzonej z włókien szklanych, wśród których co najmniej 80% wagowo stanowią splątane ze sobą włókna zdefiniowane wcześniej.

Przez przemieszczające się podłoże należy także rozumieć przenośnik, który przenosi z jednego punktu linii produkcyjnej do drugiego połączone ze sobą włókna szklane i organicznego tworzywa termoplastycznego.

Znane jest także urządzenie do wytwarzania materiału zespolonego, złożonego z włókien szklanych i organicznego tworzywa termoplastycznego w stanie włóknistym zawierające urządzenie do magazynowania włókien, połączone z maszyną tnącą, i przenośnik oraz umieszczone na końcu przenośnika, prasę i strefę ogrzewania za którą znajduje się strefa chłodzenia.

Sposób wytwarzania materiału zespolonego, w którym łączy się włókna szklane z organicznym tworzywem termoplastycznym w stanie włóknistym, przy czym najpierw umieszcza się w sposób ciągły włókna szklane i organiczne tworzywo termoplastyczne na przemieszczającym się podłożu, następnie przemieszcza się ten zespół włókien szklanych i organicznego tworzywa termoplastycznego do szeregu stref, w których ten zespół ogrzewa się, ściska się i chłodzi się, po czym odbiera się ten zespół, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na przemieszczającym się podłożu umieszcza się włókna szklane, których co najmniej 80% wagowo stanowią splątane włókna utworzone z włókien szklanych i dokładnie wymieszanych włókien z termoplastycznego tworzywa organicznego, przy czym ilość doprowadzonego szkła stanowi ponad 40% wagowo łącznej ilości materiału doprowadzonego w postaci włókien szklanych i tworzywa organicznego, a następnie, podczas ogrzewania i/lub chłodzenia zespołu włókien szklanych i tworzywa organicznego jednocześnie ściska się ten zespół, po czym, odbierając ten zespół, wycina się go w postaci płyt lub nawija się go na obracający się bęben.

183 409

Włókna szklane i tworzywo umieszcza się na podłożu, którym jest taśma tkaniny uformowanej z włókien szklanych, wśród których co najmniej część jest włóknami splątanymi utworzonymi z podstawowych włókien szklanych i podstawowych włókien organicznego tworzywa termoplastycznego.

Włókna szklane i tworzywo umieszcza się na podłożu, którym jest przenośnik.

Włókna szklane i tworzywo doprowadza się wyłącznie w postaci co najmniej jednej taśmy tkaniny i/lub dzianiny utworzonej co najmniej częściowo ze splątanych ze sobą włókien.

Tworzywo doprowadza się wyłącznie w postaci pociętych włókien.

Doprowadza się tworzywo utworzone wyłącznie z włókien ciągłych.

Na podłożu układa się co najmniej jedną taśmę tkaniny i/lub włókniny uformowanych co najmniej częściowo ze splecionych ze sobą włókien oraz układa się co najmniej jeden pokład ze splecionych ze sobą włókien ciętych lub ciągłych, przy czym ten pokład lub pokłady stykają się z co najmniej jedną z powierzchni taśmy lub taśm, następnie utworzona w ten sposób całość na którą składają się pokład (-y) z włókien i taśm (-y) z tkaniny i/lub włókniny ogrzewa się i ściska się po obu stronach, po czym schładza się i tnie się lub nawija się.

Na przemieszczającym się przenośniku umieszcza się pokład pociętych splątanych ze sobą włókien, następnie na tym pokładzie umieszcza się taśmę z tkaniny wykonanej wyłącznie ze splątanych ze sobą włókien, zaś na taśmie z tkaniny korzystnie umieszcza się drugi pokład ze splątanych ze sobą włókien, po czym utworzoną w ten sposób przez pokład (-y) i taśmę (-y) całość przenosi się do pierwszej strefy, w której tę całość ogrzewa się, a następnie przenosi się tę całość do drugiej strefy, w której wspomnianą całość jednocześnie prasuje się i ogrzewa się, następnie wspomnianą całość przenosi się do trzeciej strefy, w której tę całość prasuje się i schładza się, po czym wspomnianą całość, schłodzoną na wyjściu z trzeciej strefy, odcina się.

Na przemieszczającym się przenośniku umieszcza się pierwszą taśmę tkaniny utworzonej wyłącznie ze splątanych ze sobą włókien, po czym na taśmie tej umieszcza się pokład ze splątanych ze sobą włókien, następnie na pokładzie tym umieszcza się drugą taśmę tkaniny wykonanej wyłącznie ze splątanych ze sobą włókien, zaś na tej ostatniej taśmie umieszcza się korzystnie drugi pokład z pociętych splątanych ze sobą włókien, po czym utworzoną w ten sposób przez pokład (-y) i taśmę (-y) całość przenosi się do pierwszej strefy, w której wspomnianą całość ogrzewa się, następnie przenosi się tę całość do drugiej strefy, w której wspomnianą całość jednocześnie prasuje się i ogrzewa się, następnie wspomnianą całość przenosi się do trzeciej strefy, w której prasuje się ją i schładza się ją. po czym wspomnianą całość, schłodzoną na wyjściu z trzeciej strefy, odcina się.

Na przemieszczającym się przenośniku umieszcza się pierwszą taśmę tkaniny utworzonej wyłącznie ze splątanych ze sobą włókien, następnie na taśmie tej umieszcza się jedno ciągłe splątane włókno lub szereg ciągłych splątanych włókien, po czym na tym jednym ciągłym splątanym włóknie lub szeregu ciągłych splątanych włókien umieszcza się drugą taśmę tkaniny wykonaną wyłącznie ze splątanych ze sobą włókien, zaś na tej ostatniej taśmie umieszcza się korzystnie jedno ciągłe splątane włókno lub szereg ciągłych splątanych włókien lub pokład ze splątanych ze sobą włókien, po czym utworzoną w ten sposób przez taśmę (-y) i pokład (-y) całość przenosi się do pierwszej strefy, w której wspomnianą całość ogrzewa się, następnie przenosi się ją do drugiej strefy, w której wspomnianą całość jednocześnie prasuje się i ogrzewa się, następnie wspomnianą całość przenosi się do trzeciej strefy, w której prasuje się ją i schładza się ją po czym wspomnianą całość, schłodzoną na wyjściu z trzeciej strefy, odcina się.

Stosuje się pokład (lub pokłady) splątanych ze sobą włókien o takiej samej szerokości jak szerokość taśmy (lub taśm) tkaniny i/lub włókniny z którym (którymi) jest (są) połączony (-e).

Wprowadza się szkło, którego ciężar stanowi co najmniej połowę ciężaru całości tworzywa doprowadzonego na przenośnik.

Urządzenie do wytwarzania materiału zespolonego, złożonego z włókien szklanych i organicznego tworzywa termoplastycznego w stanie włóknistym, zawierające urządzenie do magazynowania włókien, połączone z maszyną tnącą i przenośnik oraz, umieszczone na końcu przenośnika, prasę i strefę ogrzewania za którą znajduje się strefa chłodzenia, według wy

183 409 nalazku charakteryzuje się tym, że za co najmniej jedną wielostopniową snowarską natykową ramą na której rozmieszczony jest szereg nawojów splątanych włókien, usytuowane jest co najmniej jedno bębnowe urządzenie ładujące, na którym umieszczone są co najmniej dwa zwoje tkaniny, oraz przenośnik, zaś na końcu przenośnika usytuowane są piec wstępnego nagrzewania, dwutaśmowa prasa, zawierająca w części początkowej ogrzewane wałki, a w części końcowej chłodzone wałki, zaś pomiędzy nimi, w środkowej części, strefę grzania, za którą znajduje się strefa chłodzenia, natomiast na końcu urządzenia usytuowane jest automatyczne urządzenie gilotynowe.

Pomiędzy snowarską natykową ramą a przenośnikiem usytuowana jest tnąca maszyna, za którą usytuowana jest przenośnikowa taśma, połączona z magazynującym silosem, który jest połączony, poprzez przewód, z szybem, przy czym szyb jest usytuowany nad przenośnikiem, zaś za szybem nad przenośnikiem usytuowane jest bębnowe urządzenie ładujące, na którym umieszczone są co najmniej dwa zwoje tkaniny.

Przed przenośnikiem usytuowane jest pierwsze bębnowe urządzenie ładujące, na którym umieszczone są co najmniej dwa zwoje tkaniny, zaś za nim, nad przenośnikiem, usytuowane jest drugie bębnowe urządzenie ładujące, na którym umieszczone są co najmniej dwa zwoje tkaniny.

Pomiędzy snowarską natykową ramą a przenośnikiem usytuowana jest tnąca maszyna, za którą usytuowana jest taśma transportera i zbiornik, usytuowany nad przenośnikiem i połączony za pośrednictwem taśm podajnikowych z szybem.

Nad przenośnikiem usytuowanę jest co najmniej jedno urządzenie do rozdzielania kosmyków splątanych włókien.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. ł przedstawia pierwszy przykład wykonania urządzenia według wynalazku, fig. 2 - drugi przykład wykonania urządzenia według wynalazku, fig. 3 - trzeci przykład wykonania urządzenia według wynalazku, fig. 4 - wykres, na którym naniesione są mechaniczne parametry wyrobów zespolonych otrzymanych według sposobów znanych ze stanu techniki i według wynalazku. .

Te różne urządzenia są opijane w charakterze przykładów i nie mogą w żaden sposób ograniczać wynalazku.

Figura 1 przedstawia schematycznie linię produkcyjną płyt zespolonych, w której na początku znajduje się co najmniej jedna snowarska natykowa rama 10 o wielu stopniach na których rozmieszczony jest szereg nawojów 11 splątanych włókien. Zanim włókna pobrane z tych nawojów 11 dostaną się do tnącej maszyny 12 są prowadzone i łączone przez różne elementy. Pocięte włókna są pobierane i przenoszone za pomocą przenośnikowej taśmy 13 do magazynującego silosu 14. Perforowany kondensator bębnowy 15 połączony przewodem 16 z podstawą silosu 14 doprowadza pocięte włókna do szybu 17. Szyb 17 wyposażony w urządzenie dozujące rozprowadza pocięte włókna w postaci pierwszego pokładu 18 na będącym w ruchu przenośniku 19.

Za szybem 17 i nad przenośnikiem 19 zainstalowane jest bębnowe urządzenie ładujące 20 posiadające dwie swobodne osie obrotowe i podpierające dwa zwoje 21 i 22 tkaniny uformowane ze splątanych włókien. Taśma tkaniny 23 pobrana ze zwoju 21 jest nakładana za pomocą urządzenia 24 na pokład 18. Z chwilą wyczerpania zwoju 21 bębnowe urządzenie ładujące 20 wykonuje obrót o 180°, aby kontynuować odwijanie taśmy tkaniny ze zwoju 22. Aby ułatwić zmianę zwoju między bębnowym urządzeniem ładującym 20 i urządzeniem 24 umieszczone są zasobnik tkaniny i urządzenie zapewniające ustawienie taśmy 23 (nie pokazane). Urządzenia te, omówione poniżej, pokazuje figura 3, która przedstawia inny przykład wykonania wynalazku.

Za bębnowym urządzeniem ładującym 20 umieszczona jest komora 25 również zasilana pociętymi włóknami dzięki perforowanemu bębnowemu kondensatorowi 26 połączonemu przewodem 27 z silosem 16. Komora 25 wyposażona w urządzenie dozujące rozprowadza cięte włókna w postaci drugiego pokładu 28 na taśmie tkaniny 23. Pokład ten jest prasowany za pomocą urządzenia 29 umieszczonego na wylocie wspomnianej komory.

183 409

Ten materiał przekładkowy utworzony z taśmy tkaniny ze splątanych włókien uwięzionej między dwoma pokładami pociętych splątanych włókien wprowadzony zostaje do pieca 30 wstępnego nagrzewania. Piec ten umożliwia ogrzanie materiału przekładkowego do temperatury wyższej od temperatury topnienia organicznego tworzywa termoplastycznego, z którego uformowana jest część włókien elementarnych wymieszanych z włóknami szklanymi. Ta obróbka cieplna może być na przykład prowadzona przy użyciu ciepłego powietrza.

Nagrzany w ten sposób materiał przekładkowy jest następnie wprowadzany do prasy 31. Główną częścią tej prasy są dwie taśmy 32 i 33 przesuwane odpowiednio na wałkach 34, 35 jeżeli chodzi o pierwszą z nich, 36 i 37 jeżeli chodzi o drugą. Wałki 34 i 36 są ogrzewane, wałki 35 i 37 są chłodzone. Między dwoma zestawami wałków posiada ona także dwie strefy, w których materiał przekładkowy jest prasowany po obu jego stronach i przemieszczany. W pierwszej strefie 38 środki prasujące przyczyniają się do ogrzania materiału przekładkowego do temperatury przewyższającej temperaturę topnienia organicznego tworzywa termoplastycznego. W drugiej strefie 39 środki prasujące zapewniają chłodzenie, które jest uzupełniane działaniem wałków 35 i 37.

Z prasy 31 wychodzi sztywna ochłodzona taśma, która jest cięta przez automatyczne urządzenie gilotynowe 40 na płyty 41.

Figura 2 przedstawia schemat linii produkcyjnej płyt zespolonych według drugiego przykładu realizacji wynalazku. Podobnie jak w poprzednim przykładzie realizacji na początku linii umieszczona jest snowarska natykowa rama 10, na której rozmieszczony jest szereg nawojów 11 splątanych włókien. Włókna te są również doprowadzane do tnącej maszyny 12.

Pocięte w niej włókna są zbierane i przenoszone za pomocą taśmy transportera 42 na samą górę zbiornika 43 usytuowanego nad przenośnikiem 19 będącym w ruchu.

Za tym przenośnikiem 19 zainstalowane jest bębnowe urządzenie ładujące 44 posiadające dwie swobodne osie obrotowe i podpierające dwa zwoje tkaniny 45 i 46 uformowane ze splątanych włókien. Taśma tkaniny 47 pobrana ze zwoju 46 jest układana na przenośniku 19. Zbiornik 43 pozwalający przechowywać dostateczną ilość włókien dla zasilania maszyny tnącej bez przerywania procesu produkcyjnego służy do zasilania za pośrednictwem taśm podajnikowych 48 i 49 szybu 50. Materiał z szybu 50 tworzy pokład ciętych włókien 51 na będącej w ruchu taśmie 47.

Za szybem 50, nad przenośnikiem 19, zainstalowane jest drugie bębnowe urządzenie ładujące 52 posiadające dwie swobodne osie obrotowe i podpierające dwa zwoje tkaniny 53 i 54, także uformowane ze splątanych włókien. Taśma tkaniny 55 jest pobierana ze zwoju 53 i jest nakładana za pomocą urządzenia 56 na pokład 51 na wylocie komory 50. Podobnie jak w pierwszym przykładzie wykonania, między bębnowym urządzeniem ładującym 44 i przednią częścią przenośnika 19 oraz między bębnowym urządzeniem ładującym 52 i urządzeniem 56 umieszczone są zasobnik tkaniny i urządzenie zapewniające ułożenie taśmy tkaniny (nie pokazane).

Ten materiał przekładkowy utworzony z pokładu włókien uwięzionego między dwoma taśmami tkaniny wprowadzony zostaje, jak poprzednio, do pieca 30 wstępnego nagrzewania, a następnie do prasy 31. Sztywna płyta wychodząca z prasy jest cięta przez urządzenie gilotynowe 40 na płyty 57.

Figura 3 przedstawia schemat linii produkcyjnej płyt zespolonych według trzeciego przykładu wykonania wynalazku.

Podobnie jak w poprzednio opisanych przykładach wykonania wynalazku na początku linii znajduje się jedna snowarska natykowa rama 10, na której rozmieszczony jest szereg nawojów 11 splątanych włókien. Włókna te są pobierane z nawojów 11, a następnie kierowane i zbierane przez różne urządzenia w celu utworzenia kosmyków 58.

Pobieranie włókien odbywa się za pomocą trzech urządzeń 59 do rozdzielania kosmyków 58, które pełnią jednocześnie rolę urządzeń napędowych i rozdzielających wspomniane kosmyki. Urządzenia te są zamknięte w obudowie 60 umieszczonej nad częścią znajdującą się przed przenośnikiem 19.

W skład tej linii wchodzą również dwa bębnowe urządzenia ładujące 44 i 52 podpierające zwoje tkaniny uformowanej ze splątanych włókien, umieszczone podobnie jak w przy

183 409 padku linii pokazanej na figurze 2, przed i za urządzeniami 59 do rozdzielania kosmyków 58 splątanych włókien.

Pierwsza taśma tkaniny 61 ze splątanych ze sobą włókien jest odwijana ze zwoju 46 przy zachowaniu stałego naprężenia. Taśma ta przechodzi do zasobnika 62 tkaniny, następnie na obrotową ramę 63 wyposażoną w detektor krajki, który umożliwia dokładne ustawienie jej położenia zanim wspomniana taśma znajdzie się na przenośniku 19. Z chwilą wyczerpania zwoju 46 bęben bębnowego urządzenia ładującego 44 obraca się aby umieścić zwój 45 w położeniu rozwijania.

Koniec taśmy 61 zostaje zatrzymany na wysokości urządzenia 64 na okres czasu potrzebny dla zszycia go z początkiem taśmy ze zwoju 45. Rezerwa 62 zapewnia w tym czasie zasilanie linii tkaniną.

Druga taśma 65 tkaniny, również sporządzona ze splątanych ze sobą włókien, jest umieszczana na pokładzie z kosmyków 58, które zostały same umieszczone na taśmie 61. Taśma 65 jest odwijana ze zwoju 54 przy zachowaniu stałego naprężenia. Przechodzi ona przez pojemnik 66 tkaniny, a następnie, po zmianie kierunku 67, na obrotową ramę 68 wyposażoną w detektor krajki, który umożliwia dokładne ustawienie położenia wspomnianej taśmy w stosunku do taśmy 61 i pokładu kosmyków 58.

Materiał przekładkowy 69 utworzony przez pokład kosmyków 58 i taśmy 61 i 65 jest wprowadzany do pieca 30 na gorące powietrze na taśmie 70, która jest perforowana i ma małą przylepność, na przykład siatce szklanej pokrytej teflonem. Podczas przemieszczania się w piecu materiał przekładkowy 69 jest ogrzewany do temperatury przekraczającej temperaturę topnienia organicznego tworzywa termoplastycznego. Na wylocie pieca objętość materiału przekładkowego zostaje nieco zmniejszona w efekcie ściśnięcia go między wałkami 71.

Podobnie jak w poprzednich przykładach wykonania materiał przekładkowy zostaje wprowadzony do prasy 31 wyposażonej w dwie taśmy 32 i 33, w której zostaje nagrzany do temperatury przewyższającej temperaturę topnienia organicznego tworzywa termoplastycznego. Między wałkami 34 i 36, które są ogrzewane i wałkami 35 i 37, które są chłodzone, prasa posiada dwa zestawy wałków 72 i 73, które są ogrzewane.

Wałki te również ściskają materiał przekładkowy i pomagają usunąć znajdujące się jeszcze w nim powietrze.

Z prasy 31 wychodzi sztywna schłodzona taśma, która przechodzi przez urządzenie 74 wyposażone w piły 75 odcinające krajki wspomnianej taśmy.

Podobnie jak w poprzednich przykładach wykonania taśma ta jest cięta poprzecznie za pomocą urządzenia gilotynowego 40 sterowanego automatycznie przez regulowane wałki wybierające 76 długości w celu otrzymania płyt 77 o określonej długości.

W tych przykładach wykonania wynalazku takie czy inne urządzenie może być zastąpione innym urządzeniem spełniającym generalnie taką samą funkcję. Tak więc prasa 31 mogłaby być zastąpiona gładziarką wyposażoną w szereg par cylindrów zapewniających progresywne zmniejszanie temperatury materiału przekładkowego, lub gładziarką utworzoną przez jedną parę cylindrów sterowanych termostatycznie, za którymi znajdują się podwójne taśmy zapewniające przemieszczanie i chłodzenie wspomnianego materiału przekładkowego.

Opisane poprzednio sposób według wynalazku i jego realizacja umożliwiają ciągłą produkcję płyt zespolonych, w których zawartość włókien szklanych może osiągnąć i przekroczyć 60% wagowo.

Tak więc płyty zespolone wykonywane były na przykład w następujących warunkach na linii produkcyjnej pokazanej na fig. 3.

Stosowane tkaniny posiadają wyważony splot skośny 2 na 2 o gramaturze 650 g/m² zawierający 4 niedoprzędy identyczne pod względem osnowy i wątku. Niedoprzędy te zawierają 800 elementarnych włókien szklanych o przeciętnej średnicy 127 mikrometrów i 800 elementarnych włókien polipropylenu o przeciętnej średnicy 22 mikrometry. Z tych samych niedoprzędów formowany jest pokład pociętych splątanych ze sobą włókien.

Pierwsza taśma 61 tkaniny o szerokości 1,4 m jest odwijana i umieszczana na przenośniku 19, który przesuwa się z prędkością 2 metrów na minutę.

183 409

Maszyny tnące rozmieszczone wraz z urządzeniami 59 do rozdzielania kosmyków nad przenośnikiem 19, dostarczają 8 kilogramów pociętych włókien na minutę. Te pocięte włókna o długości 38 milimetrów spadają na taśmę 61 i tworzą pokład o ciężarze 2,8 kg na metr kwadratowy.

Na utworzonym w ten sposób pokładzie rozwijana i układana jest druga taśma 65 tkaniny.

Utworzony w ten sposób materiał zespolony 69 przechodzi do pieca 30 nagrzanego do temperatury 200°C za pomocą przepływu ciepłego powietrza. Na wylocie z pieca 30 materiał zespolony 69 jest ściskany za pomocą dwóch wałków 71 chłodzonych wodą. Materiał zespolony, którego grubość wynosi wówczas około 5 milimetrów, wchodzi do taśmowej prasy 31. W pierwszej strefie tej prasy usytuowanej między parami wałków 34, 36 i 72, 73, które są ogrzewane, materiał zespolony jest nagrzewany do temperatury rzędu 230°C. W drugiej strefie tej prasy usytuowanej między parami wałków 72, 73 i 35, 37, gdzie te ostatnie są schładzane, materiał zespolony ulega stopniowemu schłodzeniu do temperatury rzędu 30°C.

Przechodząc przez te dwie strefy materiał zespolony jest poddawany działaniu ciśnienia rzędu 1,5 bara. Z prasy 31 wychodzi płaski produkt o grubości rzędu 3 milimetrów, który zostaje wydobyty, a następnie pocięty na płyty. Płyta o powierzchni 1 metra kwadratowego waży około 4,2 kilograma.

Na wykresie pokazanym na figurze 4 naniesione są na osi rzędnych wartości wytrzymałości na rozciąganie i na zginanie w megapaskalach różnych wyrobów zespolonych ze szkła i polipropylenu, w których zawartość szkła wyrażona jako procentowa część objętości i ciężaru jest naniesiona na osi odciętych.

Wyroby, w których zawartość szkła sięga maksymalnie 50% wagowo są uzyskane sposobami wytwarzania w procesie produkcyjnym ciągłym znanymi ze stanu techniki. Wyroby, w których zawartość szkła jest równa 60% wagowo są otrzymane sposobem według wynalazku.

Sposoby wytwarzania w procesie produkcyjnym ciągłym znane ze stanu techniki łączą włókna szklane z foliami propylenowymi drogą ogrzewania i ściskania.

Te włókna szklane mogą występować w wyrobie gotowym bądź pod postacią maty z pociętych włókien (symbol X), bądź pod postacią maty z włókien ciągłych (symbole O,.).

Wartości wytrzymałości na zerwanie wyrobów otrzymanych według obecnego wynalazku (symbol Δ) dotyczą zarówno wyrobów wyprodukowanych wyłącznie z tkanin, które same w sobie składają się wyłącznie ze splątanych ze sobą włókien, jak i wyrobów wytworzonych wyłącznie z pociętych splątanych ze sobą włókien (C 33 - długość 33 milimetry) i z wyrobów mieszanych, jak ten, którego proces produkcji został wcześniej opisany w charakterze przykładu (30% tkaniny; 70% włókna C 38).

Niezależnie od faktu, że sposób według wynalazku umożliwia otrzymanie ciągłego procesu produkcyjnego wyrobów zespolonych, w których zawartość szkła jest wyższa niż w wyrobach uzyskanych w znanych procesach produkcyjnych, ekstrapolacja prostych przechodzących między tymi wartościami wytrzymałości wyrobów ukazuje, że wytrzymałości wyrobów według wynalazku są co najmniej takie same, o ile nie większe niż te, jakich należałoby się spodziewać w związku z samym tylko faktem zwiększenia zawartości szkła. Wskazuje to, że jakość nawilżania włókien szklanych przez organiczne tworzywo termoplastyczne osiąga wyjątkowy poziom.

Wyroby otrzymane sposobem według wynalazku są wyjątkowo dobrze dostosowane do otrzymywania drogą formowania lub tłoczenia elementów o skomplikowanym kształcie, na przykład bardzo wielu elementów zespolonych, które są wykorzystywane przy projektowaniu i wytwarzaniu pojazdów samochodowych. Pod tym względem wyroby mieszane łączące w sobie tkaniny i cięte lub ciągłe włókna pozwalają pogodzić dobre rozmieszczenia wzmocnienia w formie o skomplikowanym kształcie z podwyższonymi właściwościami mechanicznymi, których wymaga się w odniesieniu do wykonywanego elementu.

Claims (17)

1. Sposób wytwarzania materiału zespolonego, w którym łączy się włókna szklane z organicznym tworzywem termoplastycznym w stanie włóknistym, przy czym najpierw umieszcza się w sposób ciągły włókna szklane i organiczne tworzywo termoplastyczne na przemieszczającym się podłożu, następnie przemieszcza się ten zespół włókien szklanych i organicznego tworzywa termoplastycznego do szeregu stref, w których ten zespół ogrzewa się, ściska się i chłodzi się, po czym odbiera się ten zespół, znamienny tym, że na przemieszczającym się podłożu umieszcza się włókna szklane, których co najmniej 80% wagowo stanowią splątane włókna utworzone z włókien szklanych i dokładnie wymieszanych włókien z termoplastycznego tworzywa organicznego, przy czym ilość doprowadzonego szkła stanowi ponad 40% wagowo łącznej ilości materiału doprowadzonego w postaci włókien szklanych i tworzywa organicznego, a następnie, podczas ogrzewania i/lub chłodzenia zespołu włókien szklanych i tworzywa organicznego jednocześnie ściska się ten zespół, po czym, odbierając ten zespół, wycina się go w postaci płyt lub nawija się go na obracający się bęben.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna szklane i tworzywo umieszcza się na podłożu, którym jest taśma tkaniny uformowanej z włókien szklanych, wśród których co najmniej część jest włóknami splątanymi, utworzonymi z podstawowych włókien szklanych i podstawowych włókien organicznego tworzywa termoplastycznego.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna szklane i tworzywo umieszcza się na podłożu, którym jest przenośnik.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna szklane i tworzywo doprowadza się wyłącznie w postaci co najmniej jednej taśmy tkaniny i/lub dzianiny utworzonej co najmniej częściowo ze splątanych ze sobą włókien.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tworzywo doprowadza się wyłącznie w postaci pociętych włókien.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że doprowadza się tworzywo utworzone wyłącznie z włókien ciągłych.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na podłożu układa się co najmniej jedną taśmę tkaniny i/lub włókniny uformowanych co najmniej częściowo ze splecionych ze sobą włókien oraz układa się co najmniej jeden pokład ze splecionych ze sobą włókien ciętych lub ciągłych, przy czym ten pokład lub pokłady stykają się z co najmniej jedną z powierzchni taśmy lub taśm, następnie utworzona w ten sposób całość na którą składają się pokład (-y) z włókien i taśm (y) z tkaniny i/lub włókniny ogrzewa się i ściska się po obu stronach, po czym schładza się i tnie się lub nawija się.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że na przemieszczającym się przenośniku umieszcza się pokład pociętych splątanych ze sobą włókien, następnie na tym pokładzie umieszcza się taśmę z tkaniny wykonanej wyłącznie ze splątanych ze sobą włókien, zaś na taśmie z tkaniny korzystnie umieszcza się drugi pokład ze splątanych ze sobą włókien, po czym utworzoną w ten sposób przez pokład (-y) i taśmę (-y) całość przenosi się do pierwszej strefy, w której tę całość ogrzewa się, a następnie przenosi się tę całość do drugiej strefy, w której wspomnianą całość jednocześnie prasuje się i ogrzewa się, następnie wspomnianą całość przenosi się do trzeciej strefy, w której tę całość prasuje się i schładza się, po czym wspomnianą całość, schłodzoną na wyjściu z trzeciej strefy, odcina się.

9. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że na przemieszczającym się przenośniku umieszcza się pierwszą taśmę tkaniny utworzonej wyłącznie ze splątanych ze sobą włókien, po czym na taśmie tej umieszcza się pokład ze splątanych ze sobą włókien, następnie na pokładzie tym umieszcza się drugą taśmę tkaniny wykonanej wyłącznie ze splątanych ze sobą włókien, zaś na tej ostatniej taśmie umieszcza się korzystnie drugi pokład z pociętych splątanych ze sobą włókien, po czym utworzoną w ten sposób przez pokład (-y) i taśmę (-y) całość

183 409 przenosi się do pierwszej strefy, w której wspomnianą całość ogrzewa się, następnie przenosi się tę całość do drugiej strefy, w której wspomnianą całość jednocześnie prasuje się i ogrzewa się, następnie wspomnianą całość przenosi się do trzeciej strefy, w której prasuje się ją i schładza się ją po czym wspomnianą całość, schłodzoną na wyjściu z trzeciej strefy, odcina się.

10. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że na przemieszczającym się przenośniku umieszcza się pierwszą taśmę tkaniny utworzonej, wyłącznie ze splątanych ze sobą włókien, następnie na taśmie tej umieszcza się jedno ciągłe splątane włókno lub szereg ciągłych splątanych włókien, po czym na tym jednym ciągłym splątanym włóknie lub szeregu ciągłych splątanych włókien umieszcza się drugą taśmę tkaniny wykonaną wyłącznie ze splątanych ze sobą włókien, zaś na tej ostatniej taśmie umieszcza się korzystnie jedno ciągłe splątane włókno lub szereg ciągłych splątanych włókien lub pokład ze splątanych ze sobą włókien, po czym utworzoną w ten sposób przez taśmę (-y) i pokład (-y) całość przenosi się do pierwszej strefy, w której wspomnianą całość ogrzewa się, następnie przenosi się ją do drugiej strefy, w której wspomnianą całość jednocześnie prasuje się i ogrzewa się, następnie wspomnianą całość przenosi się do trzeciej strefy, w której prasuje się ją i schładza się ją po czym wspomnianą całość, schłodzoną na wyjściu z trzeciej strefy, odcina się.

11. Sposób według zastrz. 7 albo 8, albo 9, albo 10, znamienny tym, że stosuje się pokład (lub pokłady) splątanych ze sobą włókien o takiej samej szerokości jak szerokość taśmy (lub taśm) tkaniny i/lub włókniny z którym (którymi) jest (są) połączony (-e).

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wprowadza się szkło, którego ciężar stanowi co najmniej połowę ciężaru całości tworzywa doprowadzonego na przenośnik.

13. Urządzenie do wytwarzania materiału zespolonego, złożonego z włókien szklanych i organicznego tworzywa termoplastycznego w stanie włóknistym zawierające urządzenie do magazynowania włókien, połączone z maszyną tnącą i przenośnik oraz, umieszczone na końcu przenośnika, prasę i strefę ogrzewania za którą znajduje się strefa chłodzenia, znamienne tym, że za co najmniej jedną wielostopniową snowarską natykową ramą (10), na której rozmieszczony jest szereg nawojów (11) splątanych włókien, usytuowane jest co najmniej jedno bębnowe urządzenie ładujące (20, 44, 52), na którym umieszczone są co najmniej dwa zwoje (21, 22, 45, 46, 53, 54) tkaniny, oraz przenośnik (19), zaś na końcu przenośnika (19) usytuowane są piec (30) wstępnego nagrzewania, dwutaśmowa prasa (31), zawierająca w części początkowej ogrzewane wałki (34, 36), a w części końcowej chłodzone wałki (35, 37), zaś pomiędzy nimi, w środkowej części, strefę (38) grzanią za którą znajduje się strefa (39) chłodzenia, natomiast na końcu urządzenia usytuowane jest automatyczne urządzenie gilotynowe (40).

14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że pomiędzy snowarską natykową ramą (10) a przenośnikiem (19) usytuowana jest tnąca maszyna (12), za którą usytuowana jest przenośnikowa taśma (13), połączona z magazynującym silosem (14), który jest połączony, poprzez przewód (16), z szybem (17), przy czym szyb (17) jest usytuowany nad przenośnikiem (19), zaś za szybem (17) nad przenośnikiem (19) usytuowane jest bębnowe urządzenie ładujące (20), na którym umieszczone są co najmniej dwa zwoje (21, 22) tkaniny.

15. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że przed przenośnikiem (19) usytuowane jest pierwsze bębnowe urządzenie ładujące (44), na którym umieszczone są co najmniej dwa zwoje (45, 46) tkaniny, zaś za nim, nad przenośnikiem (19), usytuowane jest drugie bębnowe urządzenie ładujące (52), na którym umieszczone są co najmniej dwa zwoje (53, 54) tkaniny.

16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że pomiędzy snowarską natykową ramą (10) a przenośnikiem (19) usytuowana jest tnąca maszyna (12), za którą usytuowana jest taśma transportera (42) i zbiornik (43), usytuowany nad przenośnikiem (19) i połączony za pośrednictwem taśm podajnikowych (48, 49) z szybem (50).

17. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że nad przenośnikiem (19) usytuowane jest co najmniej jedno urządzenie (59) do rozdzielania kosmyków (58) splątanych włókien.