FI93332B - Dynaaminen mekaaninen liitosmenetelmä ja -laite - Google Patents

Description

93332

Dynaaminen mekaaninen liitosmenetelmä ja -laite

Keksintö koskee menetelmää ja laitetta, joilla la-minoidaan autogeenisesti (so. käyttämättä sideainetta) yh-5 teen useat kalvoainekerrokset tai -lamellit, jolloin ainakin yksi kerros on kestomuovikalvo tai raina tai kuitukangas tms. Tarkoitus ei ole kuitenkaan keksinnön rajoittaminen niin, että suljettaisiin pois tällaisen autogeenisen laminoinnin tehostaminen sideaineella.

10 Laminoitu kalvoaine ja sen valmistusmenetelmät on esitetty US-patentissa 3 530 023, joka myönnettiin 22.9.1970 R. W. Schuttelle ja muille. Tämän selityksen mukaisesti tämä aine käsittää ainakin kaksi lähekkäistä kerrosta selluloosakuituainetta ja kerroksen kestomuovi-15 ainetta, jolloin kerrokset on kiinnitetty yhteen useilla liitosalueilla lämmön ja paineen avulla lisäämättä mitään sideainetta. Tämän patentin mukaisesti tämä liitäntä voidaan saada aikaan syöttämällä kerrokset kahden telan välisen puristuksen kautta, jolloin telat on järjestetty 20 ylläpitämään kiinteän tilasuhteen keskenään. Lisäksi toisella telalla voi olla sileä pinta ja toisessa voi olla erillään olevia ulkonemia, jotka ulottuvat ulospäin sen lieriömäisestä pinnasta; tai molemmissa teloissa voi olla tällaisia ulkonemia. Parhaina pidetään selityksen mukai-25 sesti liitosalueiden kokoa, joka on n. 0,003 - 0,013 cm2.

Non-woven-rakenne, menetelmä ja laite non-woven-aineiden valmistamiseksi on esitelty US-patentissa 4 035 219, joka on myönnetty 12.7.1977 David Charles Cumbers'il-le. Tässä laitteessa muodostetaan ensiksi non-woven-kesto-30 muovi esim. puristamalla kestomuovi suulakkeesta ja viemällä sitten kuituinen massa liitäntävälineen kautta. Lii-täntävälineessä on liitososa, kuten tela, jossa on ulkonemia; liitososa kuumennetaan lämpötilaan, joka alittaa liitettävän kestomuovin pehmenemispisteen, ja liitososa pai-35 netaan tukiosaa, kuten telaa, kohti ja liitettävä aine viedään näiden välistä. Esim. kahden puristusesijännityk- 93332 2 sellä toimivan kahden telan välisen puristuskohdan kautta, tukitelan ja kuumennetun muototelan, jossa on ulkonemia. Liitännän sanotaan tapahtuvan puristusesijännityksellä toimivien, kuumennettujen ulkonemien suorittaman työn an-5 siosta, joka puristaa aineen kokoon. Selityksessä pidetään parhaina ulkonemia, joiden pinta-ala on n. 0,00006 - 0,003 cm2, joskin patenttivaatimukset koskevat ulkonemia, joiden pinta-alat ovat jopa n. 0,006 cm2.

Vaikka aikaisemmin tunnetuissa laminointilaitteis-10 sa ja -menetelmissä raina-aineiden laminoimiseksi yhteen on ratkaistu muutamat niistä ongelmista, jotka liittyvät tällaisen laminoinnin aikaansaamiseen ilman sideainetta, ne eivät ole ratkaisseet näitä ongelmia yhtä laajasti eikä samalla tavalla kuin po. keksinnössä. Esimerkiksi, ja il-15 man tarkoitusta rajoittaa sillä po. keksinnön suojapiiriä, keksinnössä on kehitetty laite, jossa saadaan aikaan la-minointi käyttämällä puristusesijännityksellä toimivia laminointiteloja, joita käytetään ennaltamäärätyllä pinta-nopeuserolla, keksinnön erään näkökohdan mukaisesti, ja 20 sen toisen näkökohdan mukaisesti siinä on kehitetty laite, jossa on kuumennettuja, nopeudeltaan yhteensovitettuja laminointiosia, joiden muoto-osien pinta-alat ovat yli n. 0,013 cm2, ja tämä laite on erityisen hyödyllinen keskisuurilla ja suurilla lineaarinopeuksilla.

25 Keksinnön kohteena on menetelmä, jolla liitetään yhteen dynaamisesti useat rainat rainan käsittäessä kui-tunauhaa ja/tai polymeerisen kalvon, joista ainakin yksi raina on muodostettu kestomuoviaineesta menetelmän käsittäessä rainojen syötön, niin että niiden osat ovat pinnat 30 vastakkain, puristuskohdan kautta, jossa on paine-esijännitys ja joka on kohokuvioidun, puristuksen muodostavan ja muoto-osasegmenteillä varustetun osan ja puristuksen muodostavan alasinosan välissä, puristuksen muodostavien osien ollessa esijännitettyjä kohti toisiaan ennalta mää-35 rätyllä kuormituksella, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että menetelmä käsittää puristuksen muodostavien osien 93332 3 käytön ennalta määrätyn plntanopeuseron aikaansaamiseksi niiden välille alueella 2 - 40 %, sen puristuksen muodostavan osan pintanopeudesta, jonka pintanopeus on pienin. Lisäksi menetelmä käsittää puristuksen muodostavien osien 5 esijännittämisen toisiaan kohti ennalta määrätyllä muoto-osien kPa (psi) -kuormituksella ja puristuksen muodostavien osien pyörityksen niiden välisen, ennalta määrätyn pintanopeuseron aikaansaamiseksi. Menetelmä voi lisäksi sisältää vaiheena kummankin puristuksen muodostavan osan 10 lämmityksen pintalämpötilaan, joka on ennalta määrätyn astemäärän verran alhaisempi kuin lähimpänä niitä olevan kestomuovirainan sulamislämpötila, kun rainat syötetään osien välisen puristuskohdan kautta. Puristuksen muodostava alasinosa on mieluiten sileäpintainen ja sitä käyte-15 tään pintanopeudella, joka on suurempi kuin puristuksen muodostavan muoto-osan pintanopeus. Lisäksi puristuksen muodostavia osia käytetään mieluiten pintanopeuserolla, joka on n. 2 - 40 %, ja mieluiten pintanopeuserolla, joka on alueella n. 2 - 20 %.

20 Laitteen käyttömenetelmän mukaisesti liitetään dy naamisesti yhteen useat rainat ja joka varmistaa rakenteellisesti hyvin ehyet liitokset ilman repeämiä yms., samalla kun se varmistaa puristuksen muodostavan muoto-osansa muotovälineiden pitkäikäisyyden. Olennaisesti tä-25 hän menetelmään liittyy puristuksen muodostavan toisen osan käyttö ennalta määrätyllä nopeudella: esim. ennalta määrätyllä lineaarisella nopeudella jalostuslaitteessa. Sitten säädetään puristuksen muodostavan toisen osan nopeus ja näiden osien keskinäinen puristusesijännitys toi-30 siaan kohti sellaisen käyttöpisteen määrittämiseksi (so. halutun lineaarisen nopeuden näiden osien välisellä, määrätyllä nopeuserolla ja määrätyllä puristusesijännityksellä puristuskohdassa), jossa voidaan saavuttaa tyydyttävä autogeeninen liitos sellaisella puristusesijännityksellä 35 puristuskohdassa, joka on olennaisesti pienempi kuin mitä tarvittaisiin ilman nopeuseroa puristuksen muodostavien 93332 4 osien välillä. Kunkin lineaarisen nopeuden käyttöpiste on mieluiten riittävän suuren nopeuseron kohdalla, jotta käyttö voi tapahtua ei-vahingollisella puristusesijännityksellä tyydyttävän liitoksen saamiseksi, so. lujan 5 liitoksen saamiseksi ilman rainojen vahingollista repeämistä tai puhkeamista. Keskisuurilla ja suurilla lineaarisilla nopeuksilla voidaan kuitenkin toteuttaa käyttöpisteet nollanopeuserolla, so. kun puristuksen muodostavilla osilla on sama pintanopeus. Yleisesti ottaen ei-vahingol-10 liset puristusesijännitykset ovat paineita, jotka ovat puristuksen muodostavien muoto-osien muotovälineiden yms. myötörajaa alhaisempia. Tällaiset esijännitykset varmistavat puristuksen muodostavalla osalla olevien muotovälineiden olennaisen pitkän kestoiän.

15 Keksinnön kohteena on myös laite jonkin patentti vaatimuksen 1-5 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, jolla liitetään yhteen dynaamisesti useat rainat laitteen käsittäessä kohokuvioidun, puristuksen muodostavan osan ja puristuksen muodostavan alasinosan, välineet puristuskoh-20 dan muodostavien osien asentamiseksi, niin että niiden välille muodostuu puristuskohta, jonka kautta rainat voidaan syöttää, niin että niiden osat ovat pinnat vastakkain, välineet puristuksen muodostavien osien esijännittämiseksi ohjattavasti kohti toisiaan ja välineet puristuk-25 sen muodostavien osien käyttämiseksi, jolle laitteelle on tunnusomaista, että mainitut käyttävät välineet on sovitettu tuottamaan eri pintanopeuksia alueella 2 - 40 %, sen puristuksen muodostavan osan pintanopeudesta, jonka pintanopeus on pienin. Lisäksi laite sisältää mieluiten väli-30 neen, joka kuumentaa puristuksen muodostavat osat erikseen, niin että kummankin pintalämpötila on ennalta määrätyn alueen sisällä, joka alittaa sen rainan tai rainojen sulamislämpötilan, joka sisältää kestomuoviainetta ja sijaitsee lähimpänä vastaavaa, puristuksen muodostavaa osaa, 35 kun rainat syötetään näiden osien muodostavan puristuskoh-dan kautta.

93332 5

Joskin selityksen lopussa on patenttivaatimuksia, jotka erityisesti määrittelevät keksinnön aiheen, uskotaan keksinnön ymmärtämistä helpottavan seuraavan kuvauksen lukeminen, joka liittyy oheisiin piirustuksiin, joissa: 5 kuvio 1 esittää katkonaista, hieman kaaviomaista pystyleikkauskuvantoa sivulta keksinnön toteutusesimerkin mukaisesta laitteesta; kuvio 2 esittää perspektiivikuvantoa kuvion 1 näyttämän liitoslaitteen muotosylinteristä; 10 kuvio 3 esittää suuremmassa mittakaavassa katko naista kuvantoa katsottuna säteittäisesti sisäänpäin kohti muoto-osaa - liitosuloketta - joka sijaitsee kuvion 2 näyttämän muotosylinterin lieriömäisellä pinnalla; kuvio 4 esittää katkonaista läpileikkauskuvantoa 15 pitkin kuvion 3 viivaa 4-4; kuvio 5 esittää suuremmassa mittakaavassa katkonaista pöhjakuvantoa kahdesta rainasta, joiden limittäin olevat reunaosat on liitetty yhteen keksinnön avulla; kuvio 6 esittää hieman kaaviomaista ja katkonaista 20 läpileikkauskuvantoa pitkin kuvion 5 viivaa 6-6; ja kuvio 7 esittää suuremmassa mittakaavassa katkonaista pöhjakuvantoa, joka on samanlainen kuin kuvio 5, mutta jossa näytetään liitosten erilainen muoto kahden rainan limittäin olevien reunaosien liittämiseksi yhteen 25 keksinnön avulla.

Kuvio 1 esittää hieman kaaviomaista, katkonaista pystyleikkauskuvantoa sivulta keksinnön erään toteutusmuodon mukaisesta dynaamisesta, mekaanisesta liitoslaitteesta 20. Laite 20 sisältää muotokuvioidun sylinterin 22, ala-30 sinsylinterin 24, välineen 26 sylintereiden 22 ja 24 esi-jännittämiseksi säädettävästä toisiaan kohti ennalta määrätyllä paineella ennalta määrätyn painealueen sisällä, välineet 28 ja 29 sylintereiden 22 ja 24 pyörittämiseksi erikseen säädetyillä nopeuksilla, niin että saadaan aikaan 35 niiden keskinäinen, ennalta määräytyy pintanopeusero, läm pötilan säätövälineet 30a ja 30b sylintereiden 22 ja 24 6 Q^7 7 O y o vJ U Δ.

lämmittämiseksi erikseen, jotta niille saadaan aikaan ennalta määrätyt pintalämpötilat, ja telat 31-38. Kuvio 1 näyttää myös rainat 41 ja 42 sekä rainan 45. Lisäksi laite 20 sisältää kehyksen, jota ei näytetä, ja välineet, 5 joita ei näytetä ja jotka käyttävät teloja 31 - 38 Tainojen 41 ja 42 syöttämiseksi säädetysti sylintereiden 22 ja 24 välissä muodostuvan puristuskohdan 43 kautta ja muodostuvan rainan - rainan 45 - syöttämiseksi alajuoksun puolella olevaan laitteeseen, kuten rullan kelaajaan tai 10 rainan jalostuslaitteeseen, esim. kertakäyttövaippojen j alostuslaitteeseen.

Keksinnön kuvauksen selvyyden vuoksi ei näytetä rainojen 41 ja 42 yläjuoksupäitä eikä lähteitä eikä liioin laminaatin 45 määränpäätä tai käyttäjää alajuoksun puolel-15 la. On kuitenkin esim. hyvin tunnettua tehdä rainoja kes-tomuovikalvoista ja paperia ja muita rainoja rullan muodossa ja käyttää yläjuoksun puolella aukikelaus ja yhteen-pujontavälineitä, niin että voidaan syöttää eteenpäin Tainojen yhtenäiset kappaleet laminointi- ja/tai jalostus-20 laitteiden kautta tuotteiden valmistamiseksi, jotka sisältävät laminoituja ja/tai muita rainaosia, säädetyillä nopeuksilla ja säädetyllä kireydellä.

Kuvauksen yksinkertaisuuden ja selvyyden vuoksi laite 20 sisältää kuvauksessa sylinterit 22 ja 24. Sylin-25 terit ovat kuitenkin vain esimerkkejä puristuksen muodostavista osista, kuten edellä todettiin. Täten keksintöä ei rajoiteta vain laitteeseen, joka sisältää sylinterit. Samoin puhuttaessa muoto-osasta ei ole tarkoitus rajoittaa keksintöä liitosmuoto-osiin, jotka koostuvat vain erilli-30 sistä, välimatkan päässä toisistaan olevista muoto-osista, eikä sulkea pois muita muotoja, esim. verkkomaisia muotoja tai sellaisia, jotka sisältävät yhtenäisiä tai pitkänomaisia liitosviivoja.

Viitaten kuvion 1 laitteeseen 20 keksintö tekee 35 mahdolliseksi tiettyjen rainojen lämpölaminoimisen yhteen, jolloin ainakin yksi raina sisältää riittävästi kestomuo- 93332 7 viainetta, niin että sen voi liittää lämmön avulla muihin Tainoihin syöttämällä rainat yhdessä paine-esijännityspu-ristuksen kautta muotokuvioidun sylinterin ja alasinsylin-terin välistä, joilla sylintereillä on ennalta määrätty 5 keskinäinen pintanopeusero. Tällainen laminointi voidaan saada aikaan olennaisesti pienemmällä esijännityspaineella puristuskohdassa (so. olennaisesti pienemmillä kPa (psi) -kuormituksilla muotokuvioidun sylinterin muoto-osilla) kuin jos sylintereitä käytetään samoilla pintanopeuksilla.

10 Periaate on se, että mitä suurempi pintanopeusero on sitä pienempää esijännityspainetta tarvitaan puristuskohdassa. Liian suuri pintanopeusero voi kuitenkin johtaa rainojen repeämiseen tai haitallisten reikien muodostumiseen niissä, joten sitä pitäisi välttää. Lisäksi tällainen lami-15 nointi voidaan saada aikaan vieläkin pienemmällä esijännityspaineella puristuskohdassa, jos toista tai kumpaakin sylinteriä lämmitetään, mieluiten lämpötiloihin, jotka ovat riittävästi alle rainojen su1amislämpötilan, jotta rainat eivät sula tai tartu kiinni laminointisylintereihin 20 esim. jos laite pysäytetään väliaikaisesti.

Viitaten nyt kuvioon 2 siinä muotokuvioitu sylinteri 22 on muotoiltu niin, että sillä on pyöreä, lieriömäinen pinta 52 ja useat ulkonemat tai muoto-osat 51, jotka ulottuvat ulospäin pinnasta 52. Ulkonemat sijaitsevat 25 ennalta määrätyssä muodossa, jokainen muoto-osa on muotoiltu ja sijoitettu niin, että se saa aikaan liitoskohdan valmistettavassa laminaatissa ja liitospaikkoja ennalta määrätyssä muodossa laminaattiin. Kuvion 2 mukaisesti sylinterillä 22 on sahan hampaiden muodossa ulkonemia 51, 30 jotka ulottuvat kehän suunnassa ympäri sylinterin kumpaakin päätä. Tällainen sylinteri on muotoiltu esim. laminoi-maan tai limitys-saumaamaan yhteen verraten kapean, reiällisen rainan, lävistämättömän rainan tai kestomuovikalvon kummankin konesuuntaisen sivureunan kanssa tukikalvon muo-35 dostamiseksi kertakäyttövaippaa varten, jolla on hengittävät sivureunat. Kuviot 5, 6 ja 7 näyttävät katkonaisia 93332 8 sivureunaosia tällaisista limityssaumatuista laminaatti-esimerkeistä, joissa on rainoja, joilla on limittäin olevat sivureunat, joskin mitään rainaa ei näytetä rei’itet-tynä näissä kuvioissa. Keksinnön eräässä toteutusesimer-5 kissä sylinteri 22 on terästä ja sen halkaisija on n. 29 cm.

Kuvion 1 näyttämä alasinsylinteri 24 on mieluiten sileäpintainen, suora ympyräpohjäinen terässylinteri. Keksinnön eräässä toteutusesimerkissä alasylinterin 24 läpi-10 mitta on n. 11,4 cm ja sitä pyörittää erikseen tasavirtamoottori säädetyllä nopeudella.

Kuvion 1 näyttämä laite 26, joka esijännittää muo-tokuvioidun sylinterin 22 kohti alasinsylinteriä 24, sisältää paineensäätövälineen 55 ja paineilmalla toimivan 15 toimielimen 56. Paineensäätövälineen 55 tuloaukko on tarkoitettu liitettäväksi paineilman syöttölähteeseen P ja poistoaukko liitettäväksi paineilmalla toimivaan toimielimeen 56, niin että säädetään toimielimen suorittama sylintereiden 22 ja 24 kuormitus kohti toisiaan. Vaikka 20 kuviossa 1 näytetään vain yksi paineilmalla toimiva toimielin 56, on samanlaisia toimielimiä itse asiassa liitetty sylinterin kummankin pään laakerikaulaan, ja jokainen laa-kerikaula on tietenkin kehysosien ja apurakenteen (ei näytetty) varassa, jotta se voi liikkua pystysuorasti, niin 25 että paine-esijännitysväline voi toimia.

Kuvion 1 näyttämät käyttölaitteet 28 ja 29 käyttävät sylintereitä 22 ja 24 erikseen. Täten ne ovat välineitä, jotka pyörittävät sylintereitä mekaanisesti, niin että näiden pintanopeuksien kesken on ennalta määrätty, mutta 30 säädettävä suhde. Tämä voi olla tahdistettu tai epätahtinen, yhtä suuret pintanopeudet tai ennalta määrätty pin-tanopeusero, jolloin toista sylinteriä käytetään nopeammin kuin toista. Eräässä toteutusesimerkissä, joka sisältyy kertakäyttövaippojen jalostuslaitteeseen, muotosylinteriä 35 22 käyttää jalostuslaitteen käyttölaite hammaspyöräjonon kautta, niin että sen pintanopeus on olennaisesti sovitet- 93332 9 tu yhteen jalostuslaitteen lineaarisen nopeuden kanssa, ja, kuten edellä kerrottiin, käyttää alasinsylinteriä 24 erikseen nopeussäätöinen tasavirtakäytin. Näin voidaan säätää alasinsylinterin pintanopeus samaksi, pienemmäksi 5 tai suuremmaksi kuin muotosylinterin pintanopeus ennalta-määrätyssä suhteessa.

Kuvion 1 näyttämät lämpötilan säätövälineet 30a ja 30b säätävät sylintereiden 22 ja 24 pintalämpötilat. Kuten edellä kerrottiin, voidaan näiden välineiden avulla läm-10 mittää kumpaakin sylinteriä 22 ja 24 erikseen, niin että niille saadaan pintalämpötilat, jotka ovat ennalta määrättyjen asteiden verran alhaisemmat kuin lähimpänä kumpaakin olevan kestomuovirainan sulamislämpötila. Kuten myös kerrottiin edellä, tämä lämmitys mahdollistaa rainojen liit-15 tämisen yhteen lämmöllä alhaisemmalla esijännityspaineel-la puristuskohdassa kuin muutoin tarvittaisiin eri määrätyillä lineaarisilla nopeuksilla ja sylintereiden 22 ja 24 välisellä pintanopeuserolla, ja näin vältetään rainojen sulaminen ja tarttuminen sylintereihin esim. kun jalostus-20 laite ja/tai laminointilaite pysähtyy.

Telojen 31-38 avulla ohjataan ja syötetään rainat tai rainat 41 ja 42 sekä laminaatti 45 puristuskohdan 43 kautta ja siitä pois. Näitä teloja käytetään mieluiten pintanopeuksilla, jotka ylläpitävät ennalta määrätyn ki-25 reyden tai pingotuksen, niin että liian löysä raina tai liian paljon kiristetty/pingotettu raina tai laminaatti ei aiheuta haitallisia seurauksia. Esim. kertakäyttövaippojen jalostuslaitteessa, joka sisältää keksinnön, käytetään teloja 31-38 ja sylinteriä 22 hammaspyöräsarjojen yms.

30 kautta jalostuskoneen pääkäyttölaitteesta, niin että saadaan aikaan n. 1 %:n nimellisveto rainoista 41 ja 42, jotka syötetään puristuskohtaan 43 S-muodossa olevista tela-pareista 31/32 ja 33/34 rainan syötön ohjaamiseksi, ja suunnilleen yhtä suuri veto laminaatissa 45, joka syöte-35 tään puristuskohdasta 43 S-muodossa olevien käyttötelojen 37 ja 38 avulla.

93332 10

Viitaten nyt kuvioon 3 tämä näyttää katkonaisen osan sylinteristä 22, joka sisältää yhden muoto-osan 51 lieriömäisellä pinnalla 52. Kuvio 4 esittää katkonaista läpileikkauskuvantoa pitkin kuvion 3 viivaa 4-4 ja näyt-5 tää, että muoto-osa 51 on erottamaton osa sylinteristä 22, sillä on olennaisen pystysuorat sivupinnat ja se ulkonee säteittäisesti ulospäin matkan H verran, joka on muoto-osan säteiskorkeus. Vaikka tällaista ehyttä rakennetta pidetään parhaana, ei ole tarkoitus rajoittaa keksintöä 10 tällaisiin ehyihin rakenteisiin. Eräässä laite-esimerkissä 20 muoto-osalla 51 on soikea pohjamuoto, leveys n. 0,14 cm, pituus n. 0,22 cm, päiden säteet n. 0,07 cm ja pinta-ala n. 0,026 cm2 ja muoto-osat on suunnattu sylinterin 22 pinnalla niin, että niiden leveysmitat ovat kehän suunnas-15 sa. Aloittaen suorasta ympyräpohjäisestä sylinteristä koneistettiin muoto-osia 51 poistamalla ympäröivä metalli sähköpurkauskoneella n. 0,4 - 0,5 mm:n syvyyteen. Lisäksi niiden välimatkaksi keskipisteiden välillä valittiin n. 0,0/0 mm kehän suunnassa (eli koneen suunnassa) ja 20 n. 1,83 mm sivusuunnassa (eli poikittaiskonesuunnassa). Tällaisen osan eräässä muunnoksessa on hieman viistetty reuna eli n. 0,25 mm leveä reunaosan viiste n. 45° kulmassa.

Kuvio 5 esittää pöhjakuvantoa kuvion 1 laminaatin 25 45 katkonaisesta osasta, jossa on rainojen 41 ja 42 limit täin olevat reunaosat, jotka on liitetty yhteen lämmöllä määrätyssä muodossa olevien liitospaikkojen 51b kohdalla, joka muoto on sama kuin muoto-osien, jotka ulottuvat kehän suunnassa ympäri kuvion 2 muotosylinterin 22 toista 30 päätä. Kuviossa 5 on selvyyden vuoksi merkitty rainojen 41 ja 42 konesuuntaiset reunat 4le ja 42e.

Kuvio 6 esittää hieman kaaviomaista, katkonaista läpileikkauskuvantoa pitkin kuvion 5 viivaa 6-6 ja näyttää liitospaikan 51b, joka liittää lämmön avulla yhteen rainat 35 41 ja 42 laminaatin 45 muodostamiseksi. Kuten on näytetty, on laitospaikalla 51b pohjapinta 51bb, olennaisen pysty- 93332 11 suorat sivuseinät 53 ja 54, ja liitospaikan yläpinnassa on syvennys olennaisesti alempana rainan 41 yläpintaa kuin pohjapintaa 51bb on syvennetty rainan 42 pohjapinnasta. Vaikka ei haluta sitoa keksintöä toimintateoriaan, luul-5 laan, että tämän syvennyksen laminaatin 45 muoto-osapuolella saavat aikaan muoto-osat 51, jotka siirtävät Tainojen osia, ja syvennyksen laminaatin alasimeen päin olevalla puolella voi saada aikaan jäähtyminen ja puristusvoimien poistaminen, kun laminaatti 45 poistuu puristuskoh-10 dasta 43, kuvio 1. Jossakin rainassa voi liitospaikoilla jopa olla osia, jotka ulkonevat sen sijaan että niissä olisi syvennys.

Kuvio 7 esittää pöhjakuvantoa keksinnön mukaisesti tehdyn, vaihtoehtoisen laminaatin 145 katkonaisesta osas-15 ta. Laminaatti 145 on erilainen kuin laminaatti 45 sikäli, että laminaatin 145 liitospaikkojen mutkittelevassa muodossa on vain 3 laitospaikkaa haaraa kohden, kun sitä vastoin kuvion 5 laminaatin 45 muodossa on 5 liitospaikkaa haarassa, ja laminaatin 145 liitospaikat saivat aikaan 20 muoto-osat, jotka ovat samanlaiset kuin muoto-osat 51 kuviossa 4, paitsi että niillä on vinot sivut eikä suorat sivut. Täten laminaatin 145 jokaisella liitospaikalla 151b on kartiomaiset sivuseinät 151f.

Kuvion 1 näyttämä laite-esimerkki 20 sisältää edel-25 lä kuvatut esimerkkiosat ja sitä käytettiin seuraavalla tavalla laminaattinäytteiden valmistamiseksi, jotka käsittivät kahden kestomuovirainan limittäin olevat sivureuna-osat.

Näytesarja 1 30 Ensimmäinen näytesarja - näytteet la, Ib, le, Id ja le - joka sisälsi samanlaiset polyeteenirainat, joiden nimellispaksuudet olivat n. 0, 03 mm ja sulamislämpötilat n. 107 °C, ajettiin lineaarisella vakionopeudella, joka oli n. 137 m/min, ja molempia puristuksen muodostavia sy-35 lintereitä lämmitettiin n. 73 °C pintalämpötilojen saamiseksi. Alasinsylintereille säädettiin neljä eri pintano- 12 93332 peutta: miinus viisi, nolla, viisi, kymmenen ja kaksikymmentä prosenttia nopeammat kuin muotosylinteri/lineaarinen nopeus. Kussakin nopeuserotilassa säädettiin puristuskoh-dan esijännityspaine liitosten saamiseksi suunnilleen sa-5 moilla nimellisillä irrotuslujuuksilla. Tulokset näytetään taulukossa 1. Huomattakoon, että siinä ovat mukana puristuskohdan esijännitysilmanpaineen (so. kuvion 1 säätimen 55 säätämän paineen) arvot sekä muoto nimelliskuor-mitukset, jotka on laskettu psi-arvoina. Rajoittamatta 10 keksintöä sillä uskotaan, että suhteelliset painearvot (eli niiden erot) ilmaisevat keksinnön erästä suurta etua: että voidaan käyttää olennaisesti alhaisempia paineita yhdessä suurempien nopeuserojen kanssa liitosten saamiseksi, joilla on suunnilleen samat nimelliset irrotuslujuu-15 det. Tämä etu merkitsee tietysti olennaisesti pitempää kestoikää muoto-osalle.

TAULUKKO 1

Nopeusero, Puristuskoh- Muoto-osan 20 alasinsylin- ta toimisylin- laskettu Suhteel- teri muotosy- tereiden esi- kuormitus linen Näyte linteriä jännitys 104 kPa irrotus- nro nopeampi_kPa( psi)_(kpsi )_luluus la -5 % n. 270 (40) n. 61 (90) 475 25 Ib 0 % n. 340 (50) n. 76 (113) 500 le 5 % n. 270 (40) n. 62 (90) 475

Id 10 % n. 200 (30) n. 45 (68) 475 le 20 % n. 135 (20) n. 30 (45) 450 30 Taulukko 1 näyttää yleisesti ottaen, että puris tuskohdan esijännityspaine ja nopeusero ovat kääntäen suhteessa toisiinsa. Eli muiden seikkojen ollessa samat voidaan puristuskohdan esijännityspainetta alentaa, kun nopeuseroa lisätään. Täten voidaan puristuskohdan esijänni-35 tyspaine säätää arvoihin, jotka alittavat muoto-osien myö- II.

93332 13 törajan, suhteellisen pitkän kestoiän varmistamiseksi muoto-osille.

Näytesarja 2

Toinen sarja näytteitä - näytteet 2a, 2b, 2c ja 2d 5 ajettiin käyttäen samoja rainoja kuin sarjassa nro 1, kun puristuskohdassa sylinterin esijännityspaine oli n. 280 kPa (40 psi) (so. muoto-osan laskettu arvo n. 62 · 104 kPa (n. 90 000 psi) ja sylinterit lämmitettiin edelleen lämpötilaan 73 °C. Neljällä valitulla lineaarinopeudella no-10 peusero säädettiin niin, että saatiin liitokset, joiden nimellinen irrotuslujuus oli suunnilleen sama. Saadut tulokset näytetään taulukossa 2.

TAULUKKO 2 15 Nopeusero, alasin- Näyte Lineaarinen sylinteri muotosy- Suhteellinen nro_nopeus, m/min linteriä nopeampi irrotuslujuus 2a 137 20 % 620 2b 183 10 % 600 20 2c 205 5 % 580 2d 274 0 % 630

Yleisesti ottaen taulukko 2 osoittaa, että line-aarinopeus ja nopeusero ovat kääntäen suhteessa toisiinsa. 25 Eli muiden seikkojen ollessa samat, kun lineaarinopeus kasvaa, tarvitaan pienempää tai ei lainkaan nopeuseroa määrätyn nimellisen irrotuslujuuden saamiseksi liitoksessa. Vaikka irrotuslujuustiedot otettiin grammoina tuumayk-sikköä kohden, on taulukoissa vain suhteellisia arvoja, 30 koska erilaiset koemenetelmät voivat antaa eri arvoja.

Näytesarja 3

Kolmas näytesarja - näytteet 3a, 3b, 3c, 3d ja 3e -laminoitiin samoista rainoista kuin näytesarjat 1 ja 2 edellä käyttäen nollanopeuseroa ja lämmittäen molemmat pu-35 ristuskohdan muodostavat sylinterit lämpötilaan n. 82 eC. Viisi lineaarinopeusarvoa säädettiin ja sitten säädettiin 93332 14 puristuskohdan esijännityspaine liitosten saamiseksi, joilla oli suunnilleen samat nimelliset irrotuslujuudet. Taulukko 3 näyttää saadut tulokset.

5 TAULUKKO 3

Toimintasylin- Muoto-osan Suhteel-

Lineaari- tereiden esi- laskettu linen ir- Näyte nopeus, jännitys kuormitus rotuslu- nro m/min_kPa (psi)_104kPa(kpsi) luus_ 10 3a 30,4 n. 450 (70) n. 100 (158) 420 3b 52 n. 340 (50) n. 76 (113) 460 3c 91 n. 340 (50) n. 76 (113) 470 3d 137 n. 270 (40) n. 62 (90) 450 3e 183 n. 200 (30) n. 45 (68) 450 15 Nämä tiedot osoittavat yleisesti ottaen, että kun nopeuseroa ei ole puristuksen muodostavien sylintereiden välillä - tarpeellinen esijännityspaine puristuskohdassa pienenee lineaarinopeuden kasvaessa, erityisesti yli n. 20 91,4 m/min ja erityisesti kun nopeus on yli n. 137 m/min.

Taulukot 1, 2 ja 3 saatiin olennaisesti tutkimalla kolmea parametriä, kahta kerrallaan, puristuskohdan esijännityspaine, nopeusero puristuksen muodostavien sylintereiden välillä ja lineaarinen nopeus. Toinen tärkeä muut-25 tuja tämän keksinnön kannalta on se lämpötila(t), johon puristuksen muodostavien osien (eli niiden pinnat) pinnat lämmitetään. Yleisesti ottaen, kun kaikki muut seikat ovat samat, kun sylinterin lämpötilaa nostetaan ympäristön lämpötilasta kohti lähimpänä sylinteriä tai sen kanssa koske-30 tuksessa olevan kestomuovirainan sulamislämpötilaa, saadaan aikaan yhä lujemmat liitokset määrättyyn pisteeseen, ja sylintereiden lämpötilojen jatkuva nostaminen antaa heikompia liitoksia. Yleensä sylinterin pintalämpötilat, jotka ovat n. 4,5 - 37,5 °C (n. 40 - 100 F) alle sen rai-35 nan su1amislämpötilan, joka on lähimpänä kutakin puristuksen muodostavaa sylinteriä tai sen kanssa kosketuksessa, 93332 15 saa aikaan hyvin lujat liitokset ja tekemättä reikiä Tainoihin. Periaatteessa sylinteripinnan parhaat lämpötilat ovat käänteisessä suhteessa lineaariseen nopeuteen: sylinterin korkeampia lämpötiloja pidetään parhaina suhteelli-5 sen alhaisilla lineaarinopeuksilla ja sylinterin alhaisempia lämpötiloja pidetään parhaina suhteellisen suurilla lineaarinopeuksilla. Täten esim. samoilla rainoilla (molemmat polyeteeniä, jonka sulamislämpötila on n. 107 °C) kuin käytettiin näytesarjoissa 1, 2 ja 3, saavutettiin 10 tyydyttävät liitoslujuudet - kun kaikki muut seikat olivat samat - sylinterilämpötilan ollessa n. 60 °C ja lineaarisen nopeuden ollessa n. 183 m/min. Kun yksi raina korvattiin polyeteenillä, jonka sulamispiste oli korkeampi - kalvolla, jonka sulamispiste oli n. 125 °C - saavutet-15 tiin yhtä lujat liitokset lämmittämällä rainan kanssa kosketuksessa oleva sylinteri n. 77 °C lämpötilaan.

Vaikka keksintöä ei haluta sitoa toimintateoriaan, uskotaan, että käytettäessä nopeuseroa tämä antaa leik-kausenergiaa, joka mahdollistaa dynaamisen, mekaanisesti 20 indusoidun lämpöliitoksen. Tämä on sen lämmön lisäksi, joka kehittyy virtauksen/nesteen molekyylikotkasta, kun liitospaikan kestomuovi nopeasti siirtyy muoto-osien tunkeutuessa kestomuovirainoihin. Lisäksi, koska rainojen tai rainojen tehokas liitäntä tapahtuu, kun ne ovat ympäris-25 tön huonelämpötilassa mennessään puristuskohtaan, uskotaan, että puristuskohdan muodostavien osien (esim. sylin-tereiden 22 ja 24) lämmitys vaikuttaa enemmän laitospaikoista tulevaa lämpövirtausta hidastavasti sen sijaan että se olisi lähde, josta lämpöä virtaa liitospaikkoihin. Li-30 säksi, koska suurimmat liitoslujuudet normaalisti saavutetaan sylinterilämpötilojen ollessa selvästi alle rainojen sulamislämpötilojen, uskotaan, että korkeammissa lämpötiloissa tehdyt liitokset eivät kovetu kokonaan, kun lami-naatti syötetään liittävästä puristuskohdasta. Suurilla 35 lineaarinopeuksilla voidaan itse asiassa saavuttaa hyvä 93332 16 liitos lämmittämättä sylintereitä eli pitämällä sylinterit ympäristön huonelämpötilassa.

Vaikka edellä on kuvattu määrättyjä esimerkkejä, pidetään yleisesti ottaen parhaina nopeuseroja alueella 5 n. 2 - 40 % ja vielä parempina 2 - 20 %, ja alasinsylinte-rin pintanopeus on mieluiten suurempi kuin muotosylinte-rin, vaikka keksintöä ei ole tarkoitus täten rajoittaa. Lisäksi, vaikka pidetään parempana, että alasinsylinteril-lä on sileä lieriömäinen pinta, ei ole tarkoitus rajoittaa 10 keksintöä laminointilaitteeseen, jossa on sileäpintainen alasinsylinteri. Ja vaikka edellä on puhuttu kahden rainan käytöstä yhtenäisten rainojen muodossa, ei ole tarkoitus rajoittaa keksintöä yhtenäisiin rainoihin eikä kahteen rainaan. So. erilliset rainakappaleet voidaan myös lami-15 noida keksintöä soveltamalla, ja tietenkin voidaan lami-noida enemmän kuin kaksi rainaa soveltamalla keksintöä.

Viitaten kuvioon 4 tässä näytetään muoto-osa 51, jolla on korkeus H. Yleisesti ottaen saadaan liitospaikat, joilla on vähimmäispaksuus, kun H on suurempi kuin lami-20 noitavien rainojen paksuuksien summa, esim. edellä kuvattujen esimerkkien rainojen 41 ja 42 paksuuksien summa. Näin mitoitetut muoto-osat saavat yleensä aikaan liitos-paikat, joiden nimellispaksuus on n. 0,0127 mm), kun rainojen nimellipaksuus on n. 0,02539 mm. Jos halutaan pak-25 sumpia liitospaikkoja, on muoto-osilla oltava korkeudet, jotka ovat suunnilleen yhtä suuret tai riittävästi pienemmät kuin rainojen paksuuksien summa laitospaikkojen saamiseksi, joilla on halutut paksuudet.

Vaikka edellä on näytetty ja kuvattu keksinnön mää-30 rättyjä toteutusmuotoja, on alan asiantuntijoille selvää, että erilaiset muut muutokset ja muunnokset voidaan tehdä keksinnön ajatuksen ja suojapiirin puitteissa. Siksi oheiset patenttivaatimukset on tarkoitettu kattamaan kaikki sellaiset muutokset ja muunnokset, jotka kuuluvat keksin-35 nön suojapiiriin.

Claims (11)

93332 17

1. Menetelmä, jolla liitetään yhteen dynaamisesti useat rainat (41, 42) rainan käsittäessä kuitunauhaa ja/ 5 tai polymeerisen kalvon, joista ainakin yksi raina on muodostettu kestomuoviaineesta menetelmän käsittäessä: rainojen (41, 42) syötön, niin että niiden osat ovat pinnat vastakkain, puristuskohdan (43) kautta, jossa on paine-esijännitys ja joka on kohokuvioidun, puristuksen 10 muodostavan ja muoto-osasegmenteillä (51) varustetun osan (22) ja puristuksen muodostavan alasinosan (24) välissä; puristuksen muodostavien osien (22, 24) ollessa esijännitettyjä kohti toisiaan ennalta määrätyllä kuormituksella; 15 tunnettu siitä, että menetelmä käsittää puristuksen muodostavien (22, 24) osien käytön ennalta määrätyn pintanopeuseron aikaansaamiseksi niiden välille alueella 2 - 40 %, sen puristuksen muodostavan osan pintanopeudesta, jonka pintanopeus on pienin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että se käsittää Tainojen syötön vähintään 91,4 m/min nopeudella muoto-osasegmenttien käsittäessä erilliset ulkonemat, joiden kärkipinta-alat ovat yli 0,013 cm2 mainitun muoto-osien 25 ennalta määrätyn kuormituksen ollessa alle 62 x 104 kPa, ja jokainen puristuksen muodostava osa on lämmitetty riittävästi, niin että rainat voidaan liittää dynaamisesti yhteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että puristuksen muodostava ala- sinosa (24) on asennettu pyörivästi ja se käsittää sileät pintaosat vastapäätä muoto-osia (51), jotka pintaosat ovat pyöreitä, lieriömäisiä sektoreita.

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen 35 menetelmä, tunnettu siitä, että muotokuvioitu, 18 93332 puristuksen muodostava osa (22) on asennettu pyörivästi ja sitä käytetään pintanopeudella, joka on olennaisesti sovitettu yhteen sen nopeuden kanssa, jolla rainat (41, 42) syötetään puristuskohdan (43) kautta.

5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristuksen muodostavaa alasinosaa (24) käytetään suuremmalla pintanopeudella kuin muotokuvioitua, puristuksen muodostavaa osaa (22).

6. Laite, jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, jolla liitetään yhteen dynaamisesti useat rainat laitteen käsittäessä kohokuvioidun, puristuksen muodostavan osan (22) ja puristuksen muodostavan alasinosan (24), välineet puristuskohdan (43) muodos-15 tavien osien asentamiseksi, niin että niiden välille muodostuu puristuskohta, jonka kautta rainat (41, 42) voidaan syöttää, niin että niiden osat ovat pinnat vastakkain, välineet (55, 56) puristuksen muodostavien osien esijän nittämiseksi ohjattavasta kohti toisiaan ja välineet (28, 20 29) puristuksen muodostavien osien (22, 24) käyttämiseksi, tunnettu siitä, että mainitut käyttävät välineet on sovitettu tuottamaan eri pintanopeuksia alueella 2 -40 %, sen puristuksen muodostavan osan pintanopeudesta, jonka pintanopeus on pienin.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tun nettu siitä, että se lisäksi käsittää välineet (30a, 30b), joilla säädetään erikseen puristuksen muodostavien osien (22, 24) pintalämpötilat, jolloin kutakin puristuksen muodostavaa osaa voidaan käyttää niin, että sen pinta-30 lämpötila on ennalta määrätyllä alueella, joka on Tainoista (41, 42) kestomuoviainetta sisältävän ja lähimpänä vastaavaa, puristuskohdan muodostavaa osaa olevan rainan su-lamislämpötilan alapuolella, kun rainat syötetään puristuskohdan kautta. 35 93332 19

8. Jonkin patenttivaatimuksen 6-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että muotokuvioitu, puristuksen muodostava osa (22) käsittää muoto-osasegmentit (51) ja puristuksen muodostava alasinosa (24) on asennettu pyöri- 5 västi ja se sisältää sileät pintaosat vastapäätä muoto-osasegmenttejä, jotka pintaosat ovat pyöreitä, lieriömäisiä sektoreita.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että muotokuvioitu, puristuk- 10 sen muodostava osa (22) on pyörivästi asennettu osa, joka käsittää pyöreän, lieriömäisen sektorin (52), jonka päällä on muoto-osasegmenttejä (51).

10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että muotokuvioitu, puristuk- 15 sen muodostava osa (22) käsittää muoto-osasegmentit (51), joiden korkeudet ovat suuremmat kuin rainojen paksuuksien summa.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että muotokuvioitu, puristuk- 20 sen muodostava osa (22) käsittää muoto-osasegmentit (51), joiden korkeudet ovat suunnilleen samansuuruiset tai pienemmät kuin rainojen paksuuksien summa, niin että saadaan aikaan liitospaikat, joilla on ennalta määrätyt paksuudet. 93332 20