PL B , DE, , EP, Schöck Bauteile GmbH, BADEN-BADEN, DE BUP 20/03

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. E04C 5/07 ( ) B29C 70/52 ( ) F16S 5/00 ( ) Opis patentowy przedrukowano ze względu na zauważone błędy (54) Pręt zbrojeniowy i sposób wytwarzania pręta zbrojeniowego (30) Pierwszeństwo: , DE, , EP, (73) Uprawniony z patentu: Schöck Bauteile GmbH, BADEN-BADEN, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 20/03 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 04/10 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Grabowska Małgorzata SULIMA GRABOWSKA SIERZPUTOWSKA BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH spółka jawna PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest pręt zbrojeniowy dla budownictwa betonowego, składający się z wykonanego z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem profilu, który jest wytworzony metodą pultruzji oraz sposób wytwarzania pręta zbrojeniowego z profilu z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem. Podejmowane są próby zastąpienia prętów zbrojeniowych wytwarzanych zwykle z metalu prętami zbrojeniowymi z tworzywa sztucznego, ponieważ te ostatnie - przy porównywalnych właściwościach - są po pierwsze wytwarzane bardzo efektywnie i po drugie mają wysokie właściwości termoizolacyjne, które nawet przewyższają właściwości stali szlachetnej. Efektywną metodą wytwarzania prętów zbrojeniowych z tworzywa sztucznego okazała się pultruzja. Zasadniczo wyróżnia się przy tym dwie metody, mianowicie metodę otwartą, w której ciągłe pasma włókniste są impregnowane pod ciśnieniem otoczenia z reguły utwardzalną żywicą syntetyczną, i metodę iniekcyjną, w której żywica pod wysokim ciśnieniem w formie trafia do ciągłych pasm włóknistych. Wspólnym etapem dla obu tych procesów jest następujące potem utwardzanie w formie nadającej kształt, którą nagrzewa się i która ma kształt odpowiadający wymaganemu ostatecznemu obrysowi. Znanym problemem w metodzie pultruzji jest ograniczenie szybkości pultruzji z powodu tarcia w dyszach i ograniczona szybkość utwardzania tworzywa sztucznego. Ponadto poszczególne parametry powiązane są ze sobą tak, że za pomocą dłuższej dyszy można wprawdzie zwiększyć teoretycznie szybkość pultruzji ze względu na stały czas utwardzania, ale w praktyce dłuższa dysza stwarza większe tarcie, które spowalnia cały proces. Ponadto w stanie techniki, z opisu US A jest już znana metoda pultruzji, w której formowanie i utwardzanie nie odbywa się w jednej - jak wspomniano wyżej - nagrzewanej formie, lecz z wykorzystaniem obiegających taśm metalowych, ale te ostatnie muszą być wytwarzane na kosztownych maszynach do obróbki plastycznej metalu, a ich długość odpowiada drodze utwardzania, wobec czego proces wytwarzania może być realizowany ze znacznie zmniejszoną szybkością. Wychodząc od takiego stanu celem wynalazku jest zaoferowanie pręta zbrojeniowego z wytworzonego drogą pultruzji profilu z tworzywa sztucznego, który charakteryzuje się lepszym i w szczególności szybszym sposobem wytwarzania. Zgodnie z wynalazkiem cel ten osiągnięto dzięki temu, że profil z tworzywa sztucznego jest wytwarzany z wykorzystaniem traconego deskowania wykonanego z tworzywa sztucznego, które w procesie pultruzji stanowi narzędzie formujące i po procesie pultruzji pozostaje na profilu z tworzywa sztucznego. Takie deskowanie może być wytwarzane prosto i efektywnie i może pozostawać bez problemu przez dłuższy czas na profilu z tworzywa sztucznego podczas procesu wytwarzania, co umożliwia czasowe i przestrzenne oddzielenie faz formowania i utwardzania. Dzięki temu krytyczna dotychczas prędkość utwardzania nie jest już parametrem wpływającym zasadniczo na cały proces pultruzji, gdyż utwardzanie odbywa się niezależnie od pultruzji lub też formowania i nie hamuje poprzedzającego procesu formowania. Zasadnicza zaleta wytwarzanego z tworzywa sztucznego deskowania formującego polega na jego prostym wytwarzaniu i kształtowaniu. Tak więc deskowanie może być wytwarzane na przykład przez wytłaczanie, co pozwala uzyskać dowolne przekroje i struktury powierzchniowe. Takie deskowanie jest potem napełniane w procesie pultruzji żywicą i pasmami włóknistymi i w następnej fazie bez oporów tarcia i ograniczenia długości jest utwardzane w piecu, który może być włączony w linię procesu pultruzji albo może pracować w trybie wsadowym. Szczególną zaletą takiego deskowania jest to, że tracone deskowanie może pozostać na profilu, żeby na przykład spełniać funkcję ochrony przed określonymi czynnikami lub przed promieniowaniem. Dopiero dzięki takiej warstwie ochronnej profile z tworzywa sztucznego można zastosować jako pręty zbrojeniowe także tam, gdzie wykorzystywano dotychczas pręty metalowe i w szczególności ze stali szlachetnej ze względu na jej odporność na korozję. Aby podczas procesu pultruzji można było napełnić deskowanie z tworzywa sztucznego, po pierwsze można je wytwarzać poprzez współwytłaczanie w samym urządzeniu pultruzyjnym oraz napełniać je pasmami żywicznymi i włóknistymi. Deskowanie można wytwarzać z odpowiednim zamknięciem wzdłużnym, czyli może ono być wykonane z dwóch zachodzących na siebie połówek, które mogą być łączone ze sobą przez sklejanie, zgrzewanie, zaciskanie lub tym podobne, po czym są one napełniane żywicą z pasm włóknistych. Deskowanie wykonane z odpowiednim zamknięciem wzdłużnym

3 PL B1 3 ma tę zaletę, że całe urządzenie może mieć prostą budowę a deskowanie może być doprowadzane w stanie gotowym lub półgotowym do urządzenia pultruzyjnego. Natomiast współwytłaczanie oznacza, że wytłaczarka musi być zabudowana wokół urządzenia pultruzyjnego i trzeba założyć wytłaczane deskowanie w odpowiednim miejscu na pasma włókniste lub też materiał osnowowy. Jak już wspomniano wyżej, deskowanie z tworzywa sztucznego ma tę istotną zaletę, że może być ono wyprofilowane, na przykład tak, aby profil z tworzywa sztucznego i w szczególności pręt zbrojeniowy mógł mieć użebrowanie poprzeczne lub podobną strukturę powierzchni, co pozwala zaopatrzyć pultrudat w odpowiednio ukształtowaną powłokę zewnętrzną. Korzystnie deskowanie tworzy promieniowo zewnętrzną powierzchnię pręta zbrojeniowego. Zgodnie z kolejnym przykładem wykonania wynalazku deskowanie jest wyprofilowane. Korzystnie deskowanie jest rozdzielone w kierunku wzdłużnym profilu z tworzywa sztucznego. Ponadto korzystnie deskowanie składa się z co najmniej dwóch połączonych ze sobą połówek. Zgodne z wynalazkiem deskowanie może być wykonane z materiału szczelnego na dyfuzję. Korzystnie deskowanie jest wykonane z tworzywa termoplastycznego. Deskowanie powinno być zwymiarowane tak, żeby mogło wytrzymać przed utwardzaniem co najmniej jego ciężar własny. Korzystnie w zgodnym z wynalazkiem pręcie zbrojeniowym włókna są włóknami ciągłymi. Ponadto zgodnie z wynalazkiem przekrój poprzeczny pręta zbrojeniowego wypełnia w przeważającej części wzmocnione włóknem tworzywo sztuczne i w małej części deskowanie. Z reguły zatem takie deskowanie ma bardzo małą grubość, wystarczającą do nadania mu wymaganej stabilności własnej i uzyskania zamierzonego ukształtowania. Zgodne z wynalazkiem wykorzystanie deskowania z tworzywa sztucznego ma też tę zaletę, że deskowany jeszcze profil z tworzywa sztucznego przed jego utwardzeniem może być odkształcony lub wygięty w wymagany sposób, co nie jest możliwe w przypadku profili z tworzywa sztucznego wytwarzanych zwyczajną metodą pultruzji. Zastosowanie włókien ciągłych, które ze względu na ich długość porównywaną z długością pręta zbrojeniowego, zapewnia to, że są one w stanie przejąć i przekazać dalej obciążenie rozciągające pręta zbrojeniowego. W przypadku profili z tworzywa z włóknami krótkimi z reguły nie jest możliwe przenoszenie sił rozciągających, co jest niezbędne w razie zastosowania jako pręt zbrojeniowy. Oprócz tak wytworzonego pręta zbrojeniowego wynalazek ten obejmuje również sposób wytwarzania przeznaczonych dla budownictwa betonowego prętów zbrojeniowych z profili ze wzmocnionego włóknem tworzywa sztucznego. Ta zgodna z wynalazkiem metoda pultruzji charakteryzuje się tym, że profil z tworzywa sztucznego wytwarza się metodą pultruzji z wykorzystaniem formującego deskowania traconego z tworzywa sztucznego, pozostającego na profilu z tworzywa sztucznego. Korzystnie deskowanie wytwarza się drogą wytłaczania. Zgodnie z wynalazkiem deskowanie pozostaje na profilu z tworzywa sztucznego do jego utwardzenia i nie występuje osiowe przemieszczenie względne między deskowaniem i profilem z tworzywa sztucznego. Ponadto korzystnie profil z tworzywa sztucznego wraz z deskowaniem wprowadza się do pieca celem utwardzenia. Zgodnie z korzystnym przykładem wykonania wynalazku stosuje się deskowanie wyprofilowane. Korzystnie zgodny z wynalazkiem sposób realizuje się z wykorzystaniem deskowania rozdzielonego w kierunku wzdłużnym profilu z tworzywa sztucznego. Ponadto korzystnie profil z tworzywa sztucznego razem z deskowaniem wygina się przed jego utwardzeniem. Odnośnie samej metody pultruzji zaleca się także opisane wyżej korzystne odmiany realizacji, jak wytwarzanie deskowania przez wytłaczanie, pozostawienie deskowania na profilu z tworzywa sztucznego także jeszcze po utwardzeniu, utwardzanie profilu z tworzywa sztucznego razem z jego deskowaniem w piecu, ukształtowanie deskowania w profilowanej postaci. Odnosząc się do wspomnianych, dowolnie wybieranych przekrojów i struktur powierzchniowych trzeba podkreślić to, że profil z tworzywa sztucznego może być wytwarzany nie tylko w postaci cylindrycznych prętów zbrojeniowych - zwykle o przekroju kołowym - lecz także może być wykonany niemal w dowolnym innym kształcie, jak na przykład element zbrojeniowy w postaci dwuteownika, element zbrojeniowy z materiału rurowego i tak dalej. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przebieg procesu pultruzji według wynalazku, fig. 2a - 2d - deskowanie

4 4 PL B1 z tworzywa sztucznego w różnych odmianach realizacji w przekroju promieniowym, fig. 3a - 3c - elementy zbrojeniowe wytworzone według wynalazku za pomocą deskowania z tworzywa sztucznego w przekroju promieniowym, a fig. 4a -4c - profile powierzchniowe zgodnego z wynalazkiem deskowania z tworzywa sztucznego. Na fig. 1 ukazano schematycznie przebieg procesu wytwarzania prętów zbrojeniowych. W opisanych przykładowo w tym zgłoszeniu prętach zbrojeniowych wykorzystywane są przeważnie profile z tworzywa sztucznego. Materiał na deskowanie jest odwijany z bębna na stanowisku 1, następnie jest prowadzony w kierunku urządzenia pultruzyjnego, przy czym przed dojściem do tego urządzenia jest roztłaczany zwykle z prawie zamkniętej rury (stanowisko 2), następnie na stanowisku 3 jest napełniany pultrudatem i na stanowisku 4 roztłoczone zakończenia są znów zwierane, a na stanowisku 5 następuje trwałe zamknięcie deskowania. Następnie materiał ten przechodzi przez piec 6 w temperaturze C, gdzie następuje utwardzenie pultrudatu. W stanie utwardzonym ciągły materiał prętów zbrojeniowych jest przemieszczany za pomocą napędu 7 do piły 8, za pomocą której jest cięty na wymaganą długość i dalej jest doprowadzany do dalszej obróbki poprzez koryto wywrotne 9, po czym układa się go w stos, pakuje i wykonuje tym podobne czynności. Na fig. 1 pokazano, że piec 6 jest oddzielony od pozostałej części procesu pultruzji i nie zakłóca tego procesu, jak to ma miejsce w znanych procesach pultruzji. Na fig. 2a - 2d przedstawiono deskowanie według wynalazku, przy czym fig. 2a ukazuje bezspoinowe deskowanie 11 wytworzone w samym urządzeniu pultruzyjnym przez współwytłaczanie, przy czym po opuszczeniu formy pultruzyjnej musi być utwardzany nie tylko pultrudat, lecz także deskowanie. Figura 2b przedstawia deskowanie 12 z zachodzącymi na siebie zakończeniami, przy czym zakończenia te są sklejane ze sobą przez sam pultrudat, jednak mogą być też łączone przebiegającą wzdłużnie taśmą klejącą, drogą zgrzewania lub za pomocą dodatkowych środków. Na fig. 2c łączone ze sobą zakończenia deskowania 13 są ukształtowane w postaci wystającego promieniowo złącza kołnierzowego, które może być zrealizowane podobnie jak rozwiązanie pokazane na fig. 2b opisanymi tam sposobami. Wreszcie fig. 2d przedstawia zatrzaskowe lub zaczepowe połączenie deskowania 14, przy czym zakończenia po napełnieniu pultrudatem mogą być złączone ze sobą w prosty (i również rozłączny) sposób. Figura 3a przedstawia cylindryczny pręt zbrojeniowy 15 o przekroju kołowym. Fig. 3b przedstawia pręt zbrojeniowy 16 o przekroju prostokątnym, a fig. 3c - alternatywny pręt zbrojeniowy 17 (lub też element zbrojeniowy) w kształcie dwuteownika. W każdym przypadku daje się zauważyć zewnętrzne deskowanie 25, 26, 27. Wreszcie na fig. 4a - 4c pokazano różne ukształtowania powierzchni deskowania, mianowicie deskowanie o płaskim obrysie zewnętrznym 18 (patrz fig. 4a), deskowanie mające żeberka 19a na obrysie zewnętrznym 19 (patrz fig. 4b) i deskowanie mające falisty obrys zewnętrzny 20 (patrz fig. 4c). Reasumując wynalazek ten, poprzez czasowe i przestrzenne oddzielenie faz technologicznych formowania i utwardzania, oferuje szybki proces produkcyjny, który może być bardzo efektywny dzięki nadzwyczaj korzystnemu wytwarzaniu deskowania z tworzywa sztucznego. Zastrzeżenia patentowe 1. Pręt zbrojeniowy dla budownictwa betonowego, składający się z wykonanego z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem profilu, który jest wytworzony metodą pultruzji, znamienny tym, że profil z tworzywa sztucznego (15, 16, 17) jest wytwarzany z wykorzystaniem traconego deskowania (11, 12, 13, 14, 18, 19, 20, 25, 26, 27) wykonanego z tworzywa sztucznego, które w procesie pultruzji stanowi narzędzie formujące i po procesie pultruzji pozostaje na profilu (15, 16, 17) z tworzywa sztucznego. 2. Pręt zbrojeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że profil z tworzywa sztucznego razem z deskowaniem jest wyginany przed jego utwardzeniem. 3. Pręt zbrojeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że deskowanie tworzy promieniowo zewnętrzną powierzchnię pręta zbrojeniowego. 4. Pręt zbrojeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że deskowanie (19, 20) jest wyprofilowane.

5 PL B Pręt zbrojeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że deskowanie (12, 13, 14) jest rozdzielone w kierunku wzdłużnym profilu z tworzywa sztucznego. 6. Pręt zbrojeniowy według zastrz. 5, znamienny tym, że deskowanie składa się z co najmniej dwóch połączonych ze sobą połówek. 7. Pręt zbrojeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że deskowanie jest wykonane z materiału szczelnego na dyfuzję. 8. Pręt zbrojeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że deskowanie jest wykonane z tworzywa termoplastycznego. 9. Pręt zbrojeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna są włóknami ciągłymi. 10. Pręt zbrojeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że przekrój poprzeczny pręta zbrojeniowego wypełnia w przeważającej części wzmocnione włóknem tworzywo sztuczne i w małej części deskowanie. 11. Sposób wytwarzania pręta zbrojeniowego z profilu wykonanego z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem, znamienny tym, że profil z tworzywa sztucznego wytwarza się metodą pultruzji z wykorzystaniem formującego deskowania traconego z tworzywa sztucznego, pozostającego na profilu z tworzywa sztucznego. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że deskowanie wytwarza się drogą wytłaczania. 13. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że deskowanie pozostaje na profilu z tworzywa sztucznego do jego utwardzenia i nie występuje osiowe przemieszczenie względne między deskowaniem i profilem z tworzywa sztucznego. 14. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że profil z tworzywa sztucznego wraz z deskowaniem wprowadza się do pieca celem utwardzenia. 15. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się deskowanie wyprofilowane. 16. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że sposób ten realizuje się z wykorzystaniem deskowania rozdzielonego w kierunku wzdłużnym profilu z tworzywa sztucznego. 17. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że profil z tworzywa sztucznego razem z deskowaniem wygina się przed jego utwardzeniem.

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.