Решетка из композиционных материалов для перильного ограждения

Изобретение относится к решеткам из композиционных материалов и может быть использовано в качестве решеток перильных ограждений пешеходных, жилых и производственных зон. Технический результат - создание решетки минимальной массы, при высокой коррозионной стойкости. Решетка из композиционных материалов содержит узорчатый каркас из стержней. Они состоят из слоев пересекающихся и/или переплетающихся стеклянных или базальтовых волокон или комбинации из них и полимерного связующего на основе эпоксидных, полиэфирных или винилэфирных смол с толщиной в пределах от 0,5 до 5 мм и в объемном соотношении, соответственно волокон и полимерного связующего от 1:0,4 до 1:0,6. Стержни отформованы с наружным защитным покрытием толщиной от 0,2 до 3 мм на основе полимерного связующего. Оно выполнено за одно целое с полимерным связующим композиционного материала стержней в виде однородного с ним по составу сплошного слоя, армированного по поверхности со стороны стержней их наружным слоем. Стержни могут быть снабжены тонкостенными боковыми выступами. В полости между боковыми выступами может быть размещен заполнитель из вспененного материала, например пенопласта, пеностекла, пенобетона или измельченные отходы резиновых или резинокордных изделий. 19 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к решеткам из композиционных материалов и может быть использовано в качестве решеток перильных ограждений пешеходных, жилых и производственных зон, например в мостовых конструкциях, на улицах, в парках, на бульварах, в скверах, детских садах и площадках и т.д.

К решеткам перильных ограждений предъявляются повышенные требования по обеспечению ими высокой жесткости, прочности и надежности при высокой коррозионной стойкости при атмосферных воздействиях и воздействии агрессивных сред бытового, промышленного, дорожного назначения.

Известен сетчатый элемент с дублирующими, расположенными по поверхности, пересекающимися стержнями (европейский патент ЕР 0816056 А2, B 29 D 28/00).

Известен элемент ограждения, включающий трубки из полимерного материала, выполненные из отдельных взаимопересекающихся нитей толщиной 2-8 мм, отстоящих друг от друга на 10-50 мм (патент Российской Федерации №2150559, 7 Е 04 Н 17/00, 1999).

Известна сетчатая конструкция из пластмассы, содержащая упорядоченно расположенную группу основных отверстий восьмиугольной формы, ограниченных ориентированными соединительными элементами, связанными между собой узлами, с расположенными в них дополнительными отверстиями меньшего размера (описание изобретения к патенту СССР №1238727 A3, B 29 D 28/00, 1981).

Известен способ изготовления ячеистой конструкции из пластика, заключающийся в вытяжке исходного пластического материала, имеющего систему отверстий (патент СССР №973005, В 29 D 28/00, 1978).

Общими недостатками известных сетчатых конструкций является отсутствие необходимой прочности и жесткости при низких материалоемкости, весе, относительной ширине соединительных элементов, что не позволяет использовать их в качестве силовых элементов компактных и надежных решетчатых конструкций.

Наиболее близким аналогом технического решения является сетчатая конструкция из пластмассы по патенту СССР №1238727 A3, B 29 D 28/00, 1981 г., выбранная в качестве прототипа.

Основной задачей является создание решетки из композиционных материалов для перильного ограждения, в котором были бы устранены вышеуказанные недостатки.

Техническим результатом от использования изобретения является создание решетки минимальной массы, отвечающей строительным нормам по прочности и жесткости, при высокой коррозионной стойкости в поле атмосферных воздействий и агрессивных промышленных и технических сред.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет использования слоистой конструкции стержней, в которой слои состоят из стеклянных и/или базальтовых волокон и полимерного связующего с обеспечением эффективных соотношений между компонентами композиционного материала и геометрическими параметрами составляющих его слоев.

Для этого в решетке из композиционного материала для перильного ограждения, содержащей тонкостенный узорчатый каркас из систем стержней и узлов их пересечения, стержни выполнены из слоев пересекающихся и/или переплетающихся стеклянных, базальтовых волокон или комбинации из них и полимерного связующего на основе эпоксидных, полиэфирных или винилэфирных смол с толщиной в пределах от 0,5 до 5 мм и в объемном соотношении, соответственно волокон и полимерного связующего от 1:0,4 до 1:0,6, отформованных с наружным защитным покрытием толщиной от 0,2 до 3 мм на основе полимерного связующего, выполненным за одно целое с полимерным связующим композиционного материала стержней в виде однородного с ним по составу сплошного слоя, армированного по поверхности со стороны стержней их наружным слоем.

В решетке стержни могут быть снабжены тонкостенными боковыми выступами, выполненными за одно целое с ними из слоев пересекающихся и/или переплетающихся стеклянных и/или базальтовых волокон.

В стержнях решетки слои из пересекающихся и/или переплетающихся стеклянных, базальтовых волокон могут быть выполнены в виде двух групп с образованием замкнутой полости между ними.

В стержнях решетки в полости между боковыми выступами может быть размещен заполнитель из вспененного материала, например пенопласта, пеностекла, пенобетона.

В стержнях решетки боковые выступы могут быть выполнены с уклоном 1-20° в сторону фасадной части ее узорчатого каркаса.

В стержнях решетки выступы могут быть выполнены в сечении в виде дуги окружности или дуги эллипса или выпуклой или вогнутой кривой или их комбинации.

В решетке стержни могут быть выполнены в виде ломаных или гладких кривых или их комбинации в плоскости узорчатого каркаса.

В решетке стержни могут быть выполнены в виде плоских ломаных или гладких кривых или их комбинации, выступающих из плоскости узорчатого каркаса.

В решетке стержни могут быть выполнены в виде пространственных ломаных или гладких кривых или их комбинации.

В стержнях решетки в полости между боковыми выступами могут быть размещены измельченные отходы резиновых или резинокордных изделий или продуктов их вторичной переработки.

В стержнях решетки полимерное связующее может содержать компоненты красящих или ультрафиолетостойких или теплостойких или эрозионностойких веществ или их комбинации.

В стержнях решетки боковые выступы могут быть выполнены с однонаправленными нитями, жгутами или ровингами на основе стеклянных или базальтовых или полимерных волокон или их комбинации, расположенными с внешней стороны по линии их основания.

В стержнях решетки слои пересекающихся и/или переплетающихся волокон могут быть расположены ограниченными областями с взаимным нахлестом по поверхности узорчатого каркаса.

В стержнях решетки в замкнутой полости между двумя группами слоев может быть размещен заполнитель из вспененного материала, например пенопласта, пеностекла, пенобетона.

В решетке стержни могут быть выполнены переменной по длине ширины.

В решетке стержни могут быть выполнены переменной по длине толщины.

В решетке стержни могут быть выполнены в виде по крайней мере двух групп различной конфигурации и/или ориентации.

В решетке вспененный материал может быть выполнен с плотностью от 20 до 150 кг/м³.

В решетке на внутренней стороне стержней могут быть расположены дискретные элементы, например сплошные или трубчатые.

В стержнях решетки наружный слой может быть выполнен в виде сетки с ячейкой от 0,2×0,2 до 5×5 мм.

Отличительными особенностями решетки из композиционных материалов для перильного ограждения являются следующие признаки:

- ее стержни выполнены из слоев пересекающихся и/или переплетающихся стеклянных, базальтовых волокон или комбинации из них и полимерного связующего на основе эпоксидных, полиэфирных или винилэфирных смол;

- с толщиной в пределах от 0,5 до 5 мм;

- в объемном соотношении, соответственно волокон и полимерного связующего от 1:0,4 до 1:0,6;

- отформованных с наружным защитным покрытием толщиной от 0,2 до 3 мм на основе полимерного связующего;

- выполненным за одно целое с полимерным связующим композиционного материала стержней в виде однородного с ним по составу сплошного слоя;

- армированного по поверхности со стороны стержней их наружным слоем.

Дополнительными отличительными особенностями решетки из композиционных материалов для перильного ограждения являются следующие признаки:

- стержни снабжены тонкостенными боковыми выступами, выполненными за одно целое с ними из слоев пересекающихся и/или переплетающихся стеклянных, базальтовых волокон;

- слои из пересекающихся и/или переплетающихся стеклянных, базальтовых волокон выполнены в виде двух групп с образованием замкнутой полости между ними;

- в полости между боковыми выступами размещен заполнитель из вспененного материала, например пенопласта, пеностекла, пенобетона;

- боковые выступы выполнены с уклоном 1-20° в сторону фасадной части ее узорчатого каркаса;

- выступы выполнены в сечении в виде дуги окружности, эллипса, выпуклой или вогнутой кривой или их комбинации;

- стержни выполнены в виде ломаных или гладких кривых или их комбинации в плоскости узорчатого каркаса;

- стержни выполнены в виде плоских ломаных или гладких кривых или их комбинации, выступающих из плоскости узорчатого каркаса;

- стержни выполнены в виде пространственных ломаных или гладких кривых или их комбинации;

- в полости между боковыми выступами размещены измельченные отходы резиновых или резинокордных изделий или продуктов их вторичной переработки;

- полимерное связующее содержит компоненты красящих или ультрафиолетостойких или теплостойких или эрозионностойких веществ или их комбинации;

- боковые выступы выполнены с однонаправленными нитями, жгутами или ровингами на основе стеклянных или базальтовых или полимерных волокон или их комбинации, расположенными с внешней стороны по линии их основания;

- слои пересекающихся и/или переплетающихся волокон расположены ограниченными областями с взаимным нахлестом по поверхности узорчатого каркаса;

- в замкнутой полости между двумя группами слоев размещен заполнитель из вспененного материала, например пенопласта, пеностекла, пенобетона;

- стержни выполнены переменной по длине ширины;

- стержни выполнены переменной по длине толщины;

- стержни выполнены в виде по крайней мере двух групп различной конфигурации и/или ориентации;

- вспененный материал выполнен с плотностью от 20 до 150 кг/м³;

- на внутренней стороне стержней расположены дискретные элементы, например сплошные или трубчатые;

- наружный слой из стеклянных и/или базальтовых волокон выполнен в виде сетки с ячейкой от 0,2×0,2 до 5×5 мм.

Указанные отличительные признаки являются существенными, т.к. каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и получение нового технического результата.

Выполнение стержней решетки из слоев пересекающихся и/или переплетающихся стеклянных, базальтовых волокон или комбинации из них и полимерного связующего на основе эпоксидных, полиэфирных или винилэфирных смол позволяет получить прочную и легкую конструкцию с высокими антикоррозионными свойствами. Композиционные материалы на основе стеклянных или базальтовых волокон имеют прочность на уровне хороших сталей при в четыре раза меньшем удельном весе. При указанном конструктивном исполнении стержней с толщиной в пределах от 0,5 до 5 мм и в объемном соотношении, соответственно волокон и полимерного связующего от 1:0,4 до 1:0,6 обеспечивается необходимая нормативная прочность для строительных конструкций. Хорошая коррозионная стойкость, свойственная полимерным материалам, значительно повышается использованием наружного защитного покрытия толщиной от 0,2 до 3 мм, выполненного в виде однородного с ним по составу сплошного слоя, армированного по поверхности со стороны стержней их наружным слоем.

Выполнение стержней решетки с выступами различной конфигурации, заполнением полостей, переменной толщины или ширины, различной пространственной ориентации позволяет усиливать необходимые прочностные и жесткостные характеристики при сохранении весовой эффективности для различных дизайнерских проектов и эксплуатационных требований.

Отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу создания решетки из композиционных материалов для перильного ограждения и достичь новый технический результат в весовом совершенстве конструкций с обеспечением их необходимой прочности, коррозионной стойкости и надежности, что характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа.

Новое техническое решение является результатом исследовательских и опытно-экспериментальных работ, творческого вклада, получены без использования стандартизованных решений или каких-либо рекомендаций в данной области техники, является оригинальным, неочевидным для круга специалистов в данной области техники, соответствует в предложенной совокупности существенных признаков критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами с кратким их описанием.

На фиг.1 (а, б) представлен фрагмент решетки из композиционных материалов для перильного ограждения (а) и расположение слоев в стержне (б).

На фиг.2 (а, б, в, г) представлен вид стержня решетки с выступами и заполнителем (примеры исполнения).

На фиг.3 (а, б, в, г, д) представлен вид стержня в виде двух групп слоев (примеры исполнения).

На фиг.4 представлено расположение слоев в ограниченных областях с нахлестом.

На фиг.5 (а, б, в, г, д, е) представлены фрагменты решетки с криволинейными и пространственными стержнями (примеры исполнения).

На фиг.6 (а, б) представлены дискретные элементы на внутренней стороне стержней (примеры исполнения).

Более подробное описание сущности изобретения состоит в следующем:

Решетка из композиционного материала для перильного ограждения содержит тонкостенный узорчатый каркас 1 из систем стержней 2 и узлов их пересечения 3 (фиг.1, а).

Стержни 2 решетки из композиционного материала для перильного ограждения выполнены из слоев пересекающихся 4 и/или переплетающихся 5 стеклянных, базальтовых волокон 6 или комбинации из них и полимерного связующего 7 на основе эпоксидных, полиэфирных или винилэфирных смол с толщиной в пределах от 0,5 до 5 мм и в объемном соотношении, соответственно волокон 6 и полимерного связующего 7 от 1:0,4 до 1:0,6, отформованных с наружным защитным покрытием 8 толщиной от 0,2 до 3 мм на основе полимерного связующего, выполненным за одно целое с полимерным связующим 7 композиционного материала стержней в виде однородного с ним по составу сплошного слоя, армированного по поверхности со стороны стержней их наружным слоем (фиг.1, б).

Стержни могут быть снабжены тонкостенными боковыми выступами 9, выполненными за одно целое с ними из слоев пересекающихся 4 и/или переплетающихся 5 стеклянных, базальтовых волокон (фиг.2 а). Боковые выступы 9 могут быть выполнены с уклоном 1-20° в сторону фасадной части ее узорчатого каркаса. В полости между боковыми выступами 9 может быть размещен заполнитель 10 из вспененного материала, например пенопласта, пеностекла, пенобетона или измельченных отходов резиновых или резинокордных изделий или продуктов их вторичной переработки.

Вспененный материал может быть выполнен с плотностью от 20 до 150 кг/м³.

Выступы могут быть выполнены в сечении в виде дуги окружности, эллипса, выпуклой или вогнутой кривой или их комбинации (фиг.2 б).

Боковые выступы 9 могут быть выполнены с однонаправленными нитями, жгутами или ровингами 11 на основе стеклянных или базальтовых или полимерных волокон или их комбинации, расположенными с внешней стороны по линии их основания (фиг.2а).

Наружный слой из стеклянных или базальтовых волокон может быть выполнен в виде сетки с ячейкой от 0,2×0,2 до 5×5 мм.

Слои стержня 2 из пересекающихся 4 и/или переплетающихся 5 стеклянных, базальтовых волокон могут быть выполнены в виде двух групп 12, 13 с образованием замкнутой полости 14 между ними (фиг.3а). В замкнутой полости 14 между двумя группами слоев 12, 13 может быть размещен заполнитель 15 из вспененного материала, например пенопласта, пеностекла, пенобетона (фиг.3б).

Слои пересекающихся и/или переплетающихся волокон могут быть расположены с нахлестом по поверхности узорчатого каркаса (фиг.4). Слои образованы из отдельных кусков, меньших по размерам, чем размеры узорчатого каркаса, расположенных с нахлестом между собой.

Стержни 2 могут быть выполнены в виде ломаных или гладких кривых или их комбинации в плоскости узорчатого каркаса (фиг.5 а, б, г, д).

Стержни могут быть выполнены в виде плоских ломаных или гладких кривых или их комбинации, выступающих из плоскости узорчатого каркаса. Примеры таких конструкций будут иметь вид в плане, как показано на фиг.5а, и в профиле, как показано на фиг.5в или фиг.5 г и 5е.

Стержни могут быть выполнены в виде пространственных ломаных или гладких кривых или их комбинации. Примеры таких конструкций будут иметь вид в плане, как показано на фиг.5б, и в профиле, как показано на фиг.5в или фиг.5д и 5е.

Полимерное связующее может содержать компоненты красящих или ультрафиолетостойких или теплостойких или эрозионностойких веществ или их комбинации.

Стержни могут быть выполнены переменной по длине ширины.

Стержни могут быть выполнены переменной по длине толщины.

Стержни могут быть выполнены в виде по крайней мере двух групп различной конфигурации и/или ориентации.

На внутренней стороне стержней 2 могут быть расположены дискретные элементы, например сплошные 16 или трубчатые 17 (фиг.6).

Изготовленные решетки из композиционного материала для перильного ограждения с использованием рассмотренных решений обладают минимальной массой при необходимой прочности и жесткости, высокой коррозионной стойкости.

Следует отметить, что могут быть различные комбинации выполнения решетки из композиционного материала для перильного ограждения в отношении формы, размеров и расположения отдельных слоев, нитей, если это не выходит за пределы объема изобретения, изложенного в пунктах формулы.

Проведенные испытания образцов решеток показали положительные результаты.

Таким образом, новое техническое решение воспроизводимо в условиях производства, обеспечивает решение поставленной задачи и достижение нового технического результата, в предложенной совокупности признаков соответствует критерию «промышленная применимость», то есть уровню изобретения.

1. Решетка из композиционного материала для перильного ограждения, содержащая тонкостенный узорчатый каркас из систем стержней и узлов их пересечения, отличающаяся тем, что ее стержни выполнены из слоев пересекающихся и/или переплетающихся стеклянных или базальтовых волокон или комбинации из них и полимерного связующего на основе эпоксидных, полиэфирных или винилэфирных смол с толщиной в пределах от 0,5 до 5 мм и в объемном соотношении соответственно волокон и полимерного связующего от 1:0,4 до 1:0,6, отформованных с наружным защитным покрытием толщиной от 0,2 до 3 мм на основе полимерного связующего, выполненным за одно целое с полимерным связующим композиционного материала стержней в виде однородного с ним по составу сплошного слоя, армированного по поверхности со стороны стержней их наружным слоем.

2. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что стержни снабжены тонкостенными боковыми выступами, выполненными за одно целое с ними из слоев пересекающихся и/или переплетающихся стеклянных и/или базальтовых волокон.

3. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что слои из пересекающихся и/или переплетающихся стеклянных, базальтовых волокон выполнены в виде двух групп с образованием замкнутой полости между ними.

4. Решетка по п.2, отличающаяся тем, что в полости между боковыми выступами размещен заполнитель из вспененного материала, например пенопласта, пеностекла, пенобетона.

5. Решетка по п.2, отличающаяся тем, что боковые выступы выполнены с уклоном 1-20° в сторону фасадной части ее узорчатого каркаса.

6. Решетка по п.2, отличающаяся тем, что выступы выполнены в сечении в виде дуги окружности, эллипса, выпуклой или вогнутой кривой или их комбинации.

7. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что стержни выполнены в виде ломаных или гладких кривых или их комбинации в плоскости узорчатого каркаса.

8. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что стержни выполнены в виде плоских ломаных или гладких кривых или их комбинации, выступающих из плоскости узорчатого каркаса.

9. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что стержни выполнены в виде пространственных ломаных или гладких кривых или их комбинации.

10. Решетка по п.2, отличающаяся тем, что в полости между боковыми выступами размещены измельченные отходы резиновых или резинокордных изделий или продуктов их вторичной переработки.

11. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что полимерное связующее содержит компоненты красящих или ультрафиолетостойких, или теплостойких, или эррозионностойких веществ или их комбинации.

12. Решетка по п.2, отличающаяся тем, что боковые выступы выполнены с однонаправленными нитями, жгутами или ровингами на основе стеклянных или базальтовых или полимерных волокон или их комбинации, расположенными с внешней стороны по линии их основания.

13. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что слои пересекающихся и/или переплетающихся волокон расположены с нахлестом по поверхности узорчатого каркаса.

14. Решетка по п.3, отличающаяся тем, что в замкнутой полости между двумя группами слоев размещен заполнитель из вспененного материала, например пенопласта, пеностекла, пенобетона.

15. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что стержни выполнены переменной по длине ширины.

16. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что стержни выполнены переменной по длине толщины.

17. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что стержни выполнены в виде по крайней мере двух групп различной конфигурации и/или ориентации.

18. Решетка по п.4 или 14, отличающаяся тем, что вспененный материал выполнен с плотностью от 20 до 150 кг/м.

19. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что на внутренней стороне стержней расположены дискретные элементы, например сплошные или трубчатые.

20. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что наружный слой из стеклянных и/или базальтовых волокон выполнен в виде сетки с ячейкой от 0,2×0,2 до 5×5 мм.