close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14156

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 29C 53/00
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОГО НЕОСЕСИММЕТРИЧНОГО
ИЗДЕЛИЯ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО ПОЛИМЕРА,
АРМИРОВАННОГО НЕПРЕРЫВНЫМИ ВОЛОКНАМИ
(21) Номер заявки: a 20090858
(22) 2009.06.11
(43) 2011.02.28
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Ставров Василий Петрович;
Наркевич Анна Леонидовна (BY)
BY 14156 C1 2011.04.30
BY (11) 14156
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
технологический университет" (BY)
(56) DE 19852159 C1, 2000.
DE 3145122 A1, 1983.
СТАВРОВ В.П. Формообразование изделий из композиционных материалов. Минск, 2006. - С. 280-298.
RU 2089444 С1, 1997.
DE 4408637 A1, 1995.
SU 516538, 1977.
(57)
Способ изготовления полого неосесимметричного изделия из термопластичного полимера, армированного непрерывными волокнами, включающий получение расплава термопластичного полимера в генераторе расплава, протягивание непрерывного волокнистого
наполнителя через пропиточное устройство, связанное с генератором расплава, формирование полуфабриката и укладку полуфабриката в расплавленном состоянии матричного
полимера на перемещаемую с заданной скоростью оправку, воспроизводящую контур
изделия, отличающийся тем, что оправку перемещают, вращая вокруг оси с заданной
скоростью ведущее, преимущественно цилиндрическое, звено, находящееся в зацеплении
с поверхностью ведомого звена, связанного с оправкой таким образом, что указанная поверхность эквидистантна формообразующей поверхности оправки.
BY 14156 C1 2011.04.30
Изобретение относится к технике формообразования изделий из волокнистых композиционных материалов с полимерной матрицей, а именно к способам получения изделий
намоткой.
Намотка волокнистых наполнителей, пропитанных полимерным связующим веществом, на оправку, воспроизводящую контур изделия, с консолидацией материала на
оправке относится к распространенным методам формообразования изделий из волокнистых композитов. Известны различные способы осуществления данного процесса с использованием в качестве матрицы как термореактивных, так и термопластичных
полимеров.
Получение изделий из волокнистых композитов с термопластичной матрицей включает
две основные стадии: получение полуфабриката (препрега) путем пропитки волокнистого
наполнителя раствором или расплавом термопластичного полимера и формообразование
из этого полуфабриката изделия на оправке с одновременной консолидацией слоев материала [1, с. 300-311]. Эти стадии могут быть осуществлены раздельно по времени и месту
или выполнены по совмещенной технологии на одном технологическом агрегате без дополнительного нагрева полуфабриката перед формообразованием и консолидацией. Совмещенная технология характеризуется высокой гибкостью в отношении применяемых
компонентов и формы изделий, более высокой производительностью и низкой энергоемкостью, однако требует согласования режимов осуществления отдельных стадий [1, с.
310-311].
Так, для получения осесимметричного изделия по известному способу [2] волокнистый наполнитель в виде нитей или ровингов раскладывают в относительно тонкий слой и
наматывают на вращающуюся оправку. Непосредственно на оправке на этот слой наносят
расплав термопластичного полимера, генерируемый червячным экструдером, прикатывают
роликом для пропитки расплавом волокнистого слоя, придания формы и консолидации
слоев.
Существенный недостаток этого способа - неудовлетворительное качество пропитки
высоковязким расплавом натянутого и прижатого к оправке волокнистого слоя, поэтому
получаемое изделие имеет низкую прочность при изгибе, кручении и растяжении вдоль оси.
Наиболее близкий к заявляемому - способ изготовления полого осесимметричного или
неосесимметричного изделия из термопластичного полимера, армированного непрерывными волокнами [3], включает получение расплава термопластичного полимера, например в червячном экструдере, протягивание непрерывного волокнистого наполнителя через
пропиточное устройство, связанное с генератором расплава, формирование полуфабриката, в частности в виде ленты, укладку полуфабриката в расплавленном состоянии матричного полимера на перемещаемую с заданной скоростью, в частности на вращающуюся
оправку, воспроизводящую контур изделия.
При изготовлении изделий по данному способу скорость протягивания непрерывного
волокнистого наполнителя через пропиточное устройство, от которой зависят качество
пропитки, положение и натяжение полуфабриката на оправке и условия его консолидации, определяются скоростью перемещения оправки. В случае изготовления неосесимметричного изделия скорость перемещения полуфабриката и положение точки его
касания с оправкой, вращающейся с постоянной скоростью, изменяются по мере изменения положения оправки. Следовательно, изменяются условия пропитки волокнистого
наполнителя и условия консолидации материала на оправке. В результате материал в изделии оказывается неоднородным. Различие скоростей перемещения полуфабриката, а
значит, и неоднородность материала тем больше, чем больше различаются размеры изделия в плоскости укладки полуфабриката.
2
BY 14156 C1 2011.04.30
Задача предлагаемого технического решения - повышение однородности материала в
неосесимметричном изделии, получаемом из термопластичного полимера, армированного
непрерывными волокнами.
Для решения указанной задачи при изготовлении полого неосесимметричного изделия
из термопластичного полимера, армированного непрерывными волокнами, включающий
получение расплава термопластичного полимера в генераторе расплава, протягивание
непрерывного волокнистого наполнителя через пропиточное устройство, связанное с генератором расплава, формирование полуфабриката и укладку полуфабриката в расплавленном состоянии матричного полимера на перемещаемую с заданной скоростью оправку,
воспроизводящую контур изделия, оправку перемещают, вращая вокруг оси с заданной
скоростью ведущее, преимущественно цилиндрическое, звено, находящееся в зацеплении
с поверхностью ведомого звена, связанного с оправкой, причем указанная поверхность
эквидистантна формообразующей поверхности оправки.
Сущность предлагаемого способа состоит в создании условий, обеспечивающих постоянную скорость перемещения и натяжение полуфабриката и фиксированное положение точки касания его с формообразующей поверхностью оправки. Такие условия имеют
место, если оправку при формообразовании изделия перемещают предлагаемым образом.
На фигуре показана схема осуществления предлагаемого способа при изготовлении
полого неосесимметричного изделия в виде эллиптического кольца.
При изготовлении изделия 1 термопластичный полимер 2, преимущественно в виде
гранул, вводят в генератор расплава 3, например в червячный экструдер. Расплав полимера
из генератора 3 поступает в связанное с ним пропиточное устройство 4. Через это устройство протягивают разложенный в относительно тонкий слой непрерывный волокнистый
наполнитель 5, например стеклоровинг, сматываемый с паковки 6. В устройстве 4 волокнистый наполнитель пропитывается полимерным расплавом. Из пропиточного устройства
выводится полуфабрикат 7 преимущественно в виде ленты.
Протягивание волокнистого наполнителя через пропиточное устройство 4 осуществляется под действием сил натяжения, создаваемых при намотке полуфабриката 7 на перемещаемую оправку 8. Перемещение оправки 8 осуществляют, вращая вокруг оси с заданной
скоростью ведущее, преимущественно цилиндрическое, звено 9 (привод его не показан),
находящееся в зацеплении с ведомым звеном 10. Звенья 9 и 10 могут быть элементами
зубчатой, фрикционной или цепной передачи.
Ведомое звено 10 может быть зафиксировано в плоскости перемещения полуфабриката, как, например, в рассматриваемом частном случае, т.е. при изготовлении кольца, но
при изготовлении оболочки его положение может изменяться за счет перемещения заданным образом в продольном направлении вместе с ведущим звеном и его приводом.
Укладываемый на оправку 8 полуфабрикат прикатывают прижимным роликом 11, а
для компенсации радиального усилия прижима используют опорный ролик 12.
Поверхность ведомого звена 10, контактирующая (находящаяся в зацеплении) с ведущим звеном 9, эквидистантна формообразующей поверхности оправки 8. Расстояние между
поверхностями ∆ задают с учетом условий компоновки и (или) требуемого соотношения
скоростей укладки полуфабриката на участки поверхности с различным радиусом кривизны. Если R - радиус кривизны формообразующей поверхности изделий, ν0 - необходимая
скорость укладки полуфабриката, то скорость перемещения ведомого звена равна
ν = ν0R/(R + ∆).
Ведущее звено 9, вращаясь вокруг оси, перемещает ведомое звено 10 и связанную с
ним оправку 8 со скоростью ν и таким образом, что точка касания К полуфабриката с
формообразующей поверхностью оправки 8 не изменяет своего положения при любом
положении оправки. Скорость перемещения формообразующей поверхности оправки, а
потому скорость и натяжение укладываемого на нее полуфабриката остаются неизменными или изменяющимися в заданном узком диапазоне, зависящем от величины ∆. За счет
3
BY 14156 C1 2011.04.30
этого пропитка волокнистого наполнителя, формообразование изделия и консолидация
материала происходят при режимах, не зависящих от положения оправки, что обеспечивает стабильное качество получаемого материала.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления изделия обеспечивает решение
поставленной технической задачи.
Источники информации:
1 Ставров В.П. Формообразование изделий из композиционных материалов: Учебное
пособие. - Минск: БГТУ, 2006. - 482 с.
2. DE 4408637 C2, 1996.
3. DE 19852159 C1, 2000 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
140 Кб
Теги
by14156, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа