Способ изготовления предварительно напряженных листовых многослойных изделий

 

В способе изготовления предварительно напряженных листовых многослойных изделий термопластичные листы накладывают один на другой с последующим их прессованием в изделие при температуре 90-110°С. Каждый полиэтиленовый лист предварительно спрессован с бумажной подложкой. Перед прессованием изделие предварительно нагревают до температуры 90-110°С для вывода влажности и смолы из бумажной подложки и для расширения листов. Листы затем соединяют наложением один на другой через предварительно сточенные в термореактивном полимерном связующем бумажные подложки, с уложенными на них арматурными элементами. Затем формуют изделия под воздействием прессующего давления 0,1 - 0,2 кг/см². После этого полученное многослойное полиэтиленовое изделие охлаждают до полного термического обжатия полиэтилена. Способ не требует сложного оборудования и больших трудоэнергозатрат.

Изобретение относится к области производства многослойных предварительно напряженных листовых изделий в виде плиток, панелей, профилированных листов, различных плоскостных и объемных изделий, которые могут быть применены в строительстве как ограждающие, отделочные и гидроизоляционные элементы.

Анализируя общее состояние предшествующего уровня развития производства полимерных материалов для строительной индустрии, как ограждающих элементов, можно сделать вывод, что применение их значительно ограничено из-за невысокой прочности как при статических, так и динамических нагрузках, затруднительным является процесс производства листовых полимерных изделий больших размеров и сложной конфигурации.

Известен способ изготовления слоистых материалов с использованием неоплавленного политетрафторэтилена, в котором слоистые материалы накладываются один на другой, образуя плоские заготовки, затем подпрессовываются при умеренном нагреве и спекаются в пакет (патент США N 5141800, кл. В 32 В 27/08, НКИ 428-267, публ. РЖ "ИСМ" 1994 г. выпуск 26, N 3, стр.46).

Наиболее близкое изобретение к заявляемому - это наружная защитная пленка или лист из слоистого полимерного материала, листы (слои) которого приклеиваются при температуре 70-130^oC, пленка или лист изготовлена из слоистого полимерного материала путем последовательного наложения слоя полимера с температурой плавления 130^oC и выше, используется полиэтилен низкой плотности (Япония, заявка N 4-185333, кл. В 32 В 27/06, публ. 92.07.02, РЖ "ИСМ", 1993 г., N11, выпуск 26).

Оба аналога имеют довольно сложную технологию изготовления полимерного материала, что влечет за собой повышение трудоэнергозатрат.

Настоящим изобретением решается задача создания условий для изготовления предварительно напряженных листовых материалов наиболее упрощенным способом и с наименьшими трудоэнергозатратами.

С этой целью, в заявляемом к патентованию способе, помимо признаков общих с близким аналогом (N 2), это наложение термопластичных листов один на другой и последующим их прессованием при температуре 90-110^oC, имеются новые отличительные признаки, заключающиеся в том, что спрессованные на бумажной подложке полиэтиленовые листы перед их соединением в изделие, предварительно нагревают до температуры 90-110^oC, достаточной для заданного расширения структуры полиэтилена высокого давления, низкой плотности, соединяют эти листы наложением один на другой через предварительно смоченные в термореактивном полимерном связующем бумажные подложки с уложенной на них арматурой, а затем проводят формование полиэтиленового изделия под прессующим давлением 0,1-0,2 кг/см², обеспечивающим прочность склеивания. По окончании процесса прессования полученное многослойное изделие охлаждают до полного термообжатия полиэтилена.

Таким образом, анализируя всю совокупность существенных признаков заявляемого изобретения установлено, что в описанных выше аналогах отсутствуют отличительные признаки, присущие заявляемому изобретению, в связи с чем, предлагаемый к патентованию "Способ изготовления предварительно напряженных листовых многослойных изделий" соответствует критерию "изобретательского уровня".

Из анализа предшествующего уровня техники не следует, что имеются аналогичные технологии с теми новыми признаками, изложенными в формуле настоящего изобретения, в связи с чем, заявляемый "Способ изготовления предварительно напряженных листовых многослойных изделий" соответствует критерию "новизна" и патентоспособности.

Способ осуществляется следующим образом.

Берут предварительно спрессованные на бумажной подложке полиэтиленовые листы из полиэтилена низкой плотности толщиной 2-4 мм предварительно нагревают до температуры 90-110^oC, при которой происходит увеличение размера полиэтиленового листа до размера соответствующего полному (на 2-3%) тепловому расширению листа, в результате из бумажной подложки выходит влага и расширяется сам полиэтиленовый лист. В процессе нагрева полиэтиленовых листов бумажные подложки толщиной 0,2-0,4 мм смачивают в термореактивном полимерном связующем, например, карбамидно-формальдегидной смоле, которая легко и быстро проникает в пористую структуру подложки, накладывают на бумажную подложку арматуру в виде стальной проволоки диаметром 0,6-1,2 мм и затем накладывают второй полиэтиленовый лист, бумажной подложкой к арматуре, после чего листы размещают между пресс-формами и осуществляют формование изделий под воздействием на листовые полимерные слои прессующего давления 0,1-0,2 кг/см² при температуре 90-110^oC, соответствующей температуре предварительного нагрева полиэтиленовых листов. Полученное многослойное листовое изделие охлаждают до полного термического обжатия полиэтилена. Время, в течение которого произведено изготовление изделия, начиная от начала смачивания бумажной подложки нагретых полиэтиленовых листов в термореактивном полимерном связующем до стадии охлаждения изделия, находится в пределах от 2-10 минут.

Во время опрессовывания (вальцевания) со смолой происходят следующие процессы: из стадии "резол" (смола плавкая, растворимая) происходит переход в стадию "резитол" (смола становится высокоэластичной, резиноподобной), с последующим переходом в заключительную стадию "резит" (смола в твердом состоянии, неплавка, не растворимая). Слои из полиэтиленовой пленки при охлаждении стремятся уменьшить свои линейные размеры на 2-3% и при этом, имея прочное соединение через подложку (которая сама, в свою очередь, стала частью жесткого и прочного на сжатие внутреннего слоя из отвердевшей смолы), передают большие сжимающие усилия на центральный слой.

Происходит незначительная разрядка усилий на ≈20% за счет некоторой свободы движения образующегося при обжатии всей конструкции.

Оставшиеся ≈80% усилий остаются в постоянном статическом напряжении, при этом усилия могут незначительно колебаться в зависимости от изменений температуры окружающей среды и прилагаемых из вне усилий.

Предварительно напряженное листовое изделие, сформированное с помощью взаимодействия различных свойств внутреннего и наружных слоев с армирующими элементами, приобретает новые свойства: внутренний слой (смола) при обычных условиях обладает высокой хрупкостью, но при сильном одноплоскостном сжатии при усилиях 30-60 кг/см², образующемся при термообжатии полиэтиленовых слоев, происходит упрочнение слоя, кроме того, даже в случае образования микротрещин (при приложении поперечно направленной силы) происходит возврат слоя в первоначальную плоскость, без его ослабления - за счет противодействия наружных слоев, которые действуют как пружины, стремясь вернуть изделие в прежнее положение.

Внутренний жесткий слой надежно изолирован от факторов воздействия окружающей среды: солнечного излучения, влажности и воздействия агрессивных сред, что в обычных условиях значительно ухудшает свойства термореактивных смол. В свою очередь, внутренний слой не дает возможность наружным слоям сжиматься до своих естественных размеров, что полностью исключает изменения размеров и формы изделия при изменении температуры окружающей среды, а также хладотекучести. Эти свойства в совокупности с армирующими элементами увеличивают прочность предварительно напряженных листовых многослойных изделий. Снижается степень возгорания за счет использования в качестве связующего карбамидно-формальдегидной смолы, при разложении которой под воздействием высокой температуры происходит выделение аммиака, который затрудняет горение наружных слоев.

Заявляемый к патентованию способ изготовления предварительно напряженных листовых многослойных изделий прост, не требует сложного оборудования и больших трудоэнергозатрат.

Кроме того, данным способом возможно изготавливать крупногабаритные и длинномерные армированные изделия "методом непрерывной прокатки листов".

Формула изобретения

Способ изготовления предварительно напряженных листовых многослойных изделий, включающий наложение термопластичных листов один на другой с последующим их прессованием в изделие при температуре 90 ^oC 110^oС, отличающийся тем, что каждый полиэтиленовый лист предварительно спрессован с бумажной подложкой, перед прессованием изделие предварительно нагревают до температуры 90 ^oC 110^oС для вывода влажности из бумажной подложки и смолы и для расширения листов, которые затем соединяют наложением один на другой через предварительно смоченные в термореактивном полимерном связующем бумажные подложки, с уложенными на них арматурными элементами, формуют изделия под воздействием прессующего давления 0,1 ^oC 0,2 кг/см², после чего полученное многослойное полиэтиленовое изделие охлаждают до полного термического обжатия полиэтилена.