конструкционный элемент в виде линейного стержня

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.

Описание изобретения к патенту

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".