Конструкционный элемент в виде линейного стержня

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в оконных и дверных коробках, рамах, изготовленных из пластмасс. Конструкционный элемент в виде линейного стержня выполнен со сложной развитой поверхностью из композиционного материала на основе перекрещивающихся стекловолокон и продольно ориентированных в нем стеклоровингов, скрепленных полимерным связующим, полученным способом термопротяжки через фильерное устройство. Линейный стержень элемента выполнен из стекломатов поверхностной плотностью 100-400 г/м² из хаотично перекрещивающихся стекловолокон, равномерно распределенных на продольно ориентированных стеклоровингах со стороны открытых наружных поверхностей его развитого профиля. Объемное соотношение стекломатов и стеклоровингов со связующим в композиционном материале составляет от 1: 0,5 до 1:0,75. Изобретение позволит повысить жесткость, прочность и надежность эксплуатации элемента. 1 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к строительным конструкционным элементам в виде линейных стержней и может быть использовано в оконных, дверных коробках, рамах, изготовленных из пластмасс, в частности из композиционных материалов на основе армирующих волокон и полимерного связующего.

К конструкционным линейным элементам из пластмасс предъявляются повышенные требования по жесткости, прочности и надежности, качеству их изготовления, при этом изделия не должны коробиться под воздействием погодных и климатических факторов, солнечной радиации, не деформироваться под воздействием нагрузок и тепловых деформаций, обеспечивать эксплуатационные характеристики на длительные гарантийные сроки. Это относится к рамным и коробчатым конструкциям для изолирующего остекления и обрамления проемов, которые изготавливаются с использованием конструкционных линейных элементов. Особенно актуальной становится задача получения конструкционных элементов в виде линейных стержней из композиционных материалов, обладающих минимальными толщинами стенок, их развитых профилей, находящихся в пределах 0,2 - 5 мм, изготовление которых было бы возможным с максимальной производительностью в условиях острого дефицита такой номенклатуры и потребности рынка в подобных изделиях. В связи с этим в конструктивном отношении линейные стержни имеют различную структуру армирования, приспособленную под возможности существующего оборудования и технологию производства.

Известен конструкционный элемент в виде линейного стержня со сложной развитой поверхностью, выполненный из композиционного материала на основе перекрещивающихся стекловолокон и продольно ориентированных в нем стеклоровингов, полученный методом термопротяжки через фильерное устройство (патент ЕПВ N 0233171 B1, E 06 B 3/22, 1994).

В указанном конструкционном элементе количество армирующего материала может широко варьироваться только по длине линейного стержня за счет изменения числа оборота обмотчика и не может быть изменено в пределах одного оборота для любого из сечений по профилю стержня.

Известен конструкционный элемент в виде линейного стержня со сложной развитой поверхностью, выполненный из композиционного материала на основе перекрещивающихся стекловолокон, скрепленных полимерным связующим, с толщинами стенок 0,25 - 5,7 мм (патент ЕПВ N 0517702 B1, E 06 B 3/20, 1996), имеющий усиления, установленные в местах крепления замков, фурнитуры, стыков.

Известен конструкционный элемент в виде линейного стержня в виде сплошного профиля типа полка-ребро, содержащий тканую армировку и связующий состав (заявка ЕПВ N 0902148 A2, E 06 B 3/22, 1999).

Производство особо тонкостенных стержней с использованием решения по данному патенту практически невозможно из-за некачественной пропитки тканого наполнителя полимерным связующим.

Известны коробчатые профили со сложной развитой поверхностью на основе связующих, наполненных рубленым стекловолокном (патент ЕПВ N 0644310 B1, E 06 B 3/12, 1998).

Известны полые прокладочные элементы для изолирующих остеклений, армированные дифференцированно распределенными по профилю стекломатов различной плотности в комбинации с равномерно распределенными в них стеклоровингами, скрепленных полимерным связующим (заявка РФ N 98117256/03(018894), E 066 B 3/24, заявка РФ N 98117257/03(018893), E 06 B 3/24), по которым приняты решения о выдаче патентов от 29.01.99 г. Полые прокладочные элементы в предложенном исполнении являются высокоэффективными для изолирующих остеклений, но для их производства требуется использование стекломатов различной поверхностной плотности.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является патент ЕПВ N 0233171 B1.

Основной задачей изобретения является создание конструкционного элемента в виде линейного стержня со сложной развитой поверхностью, обладающего особой тонкостенностью в пределах толщин 0,2 - 2,5 мм.

Техническим результатом от использования изобретения является получение линейных элементов из композиционного материала на основе низкоплотных стекловолокон и продольно ориентированных стеклоровингов в сочетании со связующим высокопроизводительным методом термопротяжки через фильерное устройство, обладающих минимальной массой, повышенной жесткостью, прочностью и надежностью в эксплуатации.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции линейного элемента, выбора эффективных низкоплотных армирующих материалов, особенностей их расположения в сочетании с продольно ориентированными стеклоровингами относительно развитой поверхности профиля, выбора эффективного соотношения армирующего наполнителя и полимерного связующего.

Для этого в конструкционном элементе в виде линейного стержня со сложной развитой поверхностью, выполненном из композиционного материала на основе перекрещивающихся стекловолокон и продольно ориентированных в нем стеклоровингов, скрепленных полимерным связующим, полученным методом термопротяжки через фильерное устройство, линейный стержень элемента выполнен из стекломатов поверхностной плотностью 100-400 г/м² из хаотично перекрещивающихся стекловолокон, равномерно распределенных на продольно ориентированных стеклоровингах со стороны открытых наружных поверхностей его развитого профиля, при объемном соотношении стекломатов и стеклоровингов с полимерным связующим в композиционном материале от 1 : 0,5 до 1 : 0,75. Линейный стержень элемента выполнен с дифференцированными толщинами стенок в пределах 0,2 - 2,5 мм, из композиционного материала на основе стекломатов типа синтепона, стеклоровингов типа РБН-20 на основе ненасыщенной полиэфирной смолы типа ПН-1 или термопластичного материала типа полиэтилена низкого или высокого давления или их смеси.

Отличительными особенностями конструкционного элемента в виде линейного стержня из композиционного материала являются следующие признаки: - выполнение линейного стержня элемента из стекломатов поверхностной плотностью 100-400 г/м², равномерно распределенных на продольно ориентированных стеклоровингах, - выполнение стекломатов из хаотично перекрещивающихся стекловолокон, - расположение стекломатов со стороны открытых наружных поверхностей развитого профиля элемента, - объемное соотношение стекломатов и стеклоровингов со связующим в композиционном материале от 1 : 0,5 до 1 : 0,75, - возможность выполнения стенок по профилю стержня с дифференцированной толщиной в пределах 0,2 - 2,5 мм, - выполнение линейного стержня элемента из стекломатов типа синтепона, стеклоровингов типа РБН-20 на основе ненасыщенной полиэфирной смолы типа ПН-1, - выполнение линейного элемента из указанной армировки на основе термопластичного материала типа полиэтилена различной плотности.

Указанные отличительные признаки конструкционного элемента являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. В предложенном конструкционном элементе для выполнения его профиля со сложной развитой поверхностью и дифференцированными толщинами стенок в пределах 0,2 - 2,5 мм стержень элемента выполнен из стекломатов пониженной поверхностной плотности 100-400 г/м², равномерно распределенного на продольно ориентированных стеклоровингах со стороны открытых наружных поверхностей профиля, что позволяет вводить в него необходимый объем стекломатов и получать соответствующую структуру композиционного материала, технологичную и высокопроизводительную в изготовлении. Выбранные пределы объемного соотношения стекломатов и стеклоровингов с полимерным связующим обеспечивают высокое качество изготовления линейного стержня при непрерывном его изготовлении по методу термопротяжки через фильерное устройство. Хаотическое перекрещивание стекловолокон в стекломатах пониженной поверхностной плотности при равномерном распределении по профилю стержня обеспечивает ему совместно с продольно ориентированными стеклоровингами высокую жесткость и прочность, надежное использование в составе рамных, коробчатых изделий для армирования проемов в стенах, проходах. Конструкционный элемент хорошо воспринимает силовые и тепловые нагрузки, не подвержен короблению от силовых и тепловых деформаций, обладает минимальной массой по сравнению с известными.

Указанные отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать конструкционный элемент в предложенной совокупности новых и известных существенных признаков соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками в предложенном конструкционном элементе позволяет решить поставленную задачу и достичь новый технический результат по расширению номенклатуры изготавливаемых изделий, что характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новое техническое решение является результатом опытно-экспериментальных исследований и творческого вклада, получено без использования стандартных решений или рекомендаций в данной области техники, характеризуется соответствием совокупности новых и известных существенных признаков критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен общий вид конструкционного элемента в виде линейного стержня из композиционного материала, на фиг. 2 - 7 представлены типовые профили поперечного сечения стержня элемента, на фиг. 8 - 13 - примеры выполнения линейных элементов со сложной развитой поверхностью, на фиг. 14 - пример использования конструкционного элемента в рамных конструкциях.

Конструкционный элемент в виде линейного стержня со сложной развитой поверхностью выполнен из композиционного материала (фиг. 1) на основе множества перекрещивающихся стекловолокон 1-3 и продольно ориентированных в нем стеклоровингов 4, скрепленных полимерным связующим 5, получен методом термопротяжки через фильерное устройство 6. Линейный стержень элемента выполнен из стекломатов 7 пониженной поверхностной плотности 100 - 400 г/м² и хаотично перекрещивающихся стекловолокон 1-3, равномерно распределенных на продольно ориентированных стеклоровингах 4 со стороны открытых наружных поверхностей 8 его развитого профиля при объемном соотношении стекломатов 7 и стеклоровингов 4 с полимерным связующим 5 в композиционном материале от 1 : 0,5 до 1 : 0,75. Линейный стержень элемента может быть выполнен с толщиной стенок 9, 10, 11, находящихся в профиле в пределах 0,2 - 2,5 мм, из композиционного материала на основе стекломатов 7 типа синтепона, стеклоровингов 4 типа РБН-20 на основе ненасыщенной полиэфирной смолы 5 типа ПН-1 или термопластичного материала типа полиэтилена низкого или высокого давления или их смеси.

Из конструкционного элемента в виде линейного стержня из композиционного материала могут быть изготовлены рамные, коробчатые конструкции, на профилированных поверхностях 8 которых размещаются уплотнительные элементы 12 - 14, стекла 15 - 17 и полые прокладочные элементы 18, 19, также выполненные из композиционного материала на основе стекломатов 7 поверхностной плотностью 100-400 г/м² из множества хаотично перекрещивающихся стекловолокон 1-3 и продольно ориентированных в них стеклоровингов 4 на основе полимерного связующего 5, в полостях 20 которых размещены влагопоглощающие вещества - адсорбенты типа селикагелей.

С использованием нового технического решения могут быть получены конструкционные элементы, обладающие наименьшей массой, высокой жесткостью, прочностью и надежностью, повышенным качеством. Были изготовлены опытные образцы конструкционных элементов с использованием нового технического решения. Проведенные испытания конструкционных элементов в составе рамных, коробчатых конструкций показали положительные результаты. Изолирующее остекление с использованием новых конструкционных элементов не имело запотеваний, накопления влаги, конденсата или заиндевания. Предложенное техническое решение при использовании в конструкционных элементах в виде линейных стержней со сложной развитой поверхностью хорошо воспроизводимо промышленным способом путем термовытяжки через фильерное устройство 6.

Таким образом, предложенное техническое решение по конструктивному исполнению и возможностям эффективной реализации является новым по сравнению с известным уровнем техники.

Объем предлагаемого изобретения следует понимать шире, чем то конкретное выполнение, приведенное в описании, формуле и чертежах. Следует иметь в виду, что форма выполнения изобретения представляет собой только возможные предпочтительные варианты его осуществления, могут быть различные варианты выполнения изобретения в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, если все это не выходит за пределы объема изложенных пунктов формулы.

Кроме того, предложенное техническое решение не ограничивается его использованием в конструкционных элементах для рамных, оконных или дверных коробчатых конструкций и может быть использовано в других областях техники, где требуется применение линейных стержневых профилей из композиционных материалов повышенной жесткости, прочности и надежности, высокого качества и других свойств, описанных в материалах заявки.

Новое техническое решение в предложенной совокупности новых и известных существенных признаков соответствует и критерию "промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Конструкционный элемент в виде линейного стержня со сложной развитой поверхностью, выполненный из композиционного материала на основе перекрещивающихся стекловолокон и продольно ориентированных в нем стеклоровингов, скрепленных полимерным связующим, полученным методом термопротяжки через фильерное устройство, отличающийся тем, что линейный стержень элемента выполнен из стекломатов поверхностной плотностью 100 - 400 г/м² из хаотично перекрещивающихся стекловолокон, равномерно распределенных на продольно ориентированных стеклоровингах со стороны открытых наружных поверхностей его развитого профиля, при объемном соотношении стекломатов и стеклоровингов со связующим в композиционном материале от 1 : 0,5 до 1 : 0,75.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что его линейный стержень выполнен с толщинами стенок в профиле 0,2 - 2,5 мм из композиционного материала на основе стекломатов типа синтепона и стеклоровингов типа РБН-20 и ненасыщенной полиэфирной смолы типа ПН-1 или термопластичного связующего типа полиэтилена низкого или высокого давления, или их смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14