RU100452U1

RU100452U1 - DEVICE FOR PRODUCING LONG-DIMENSIONAL DESIGN PRODUCTS FROM COMPOSITE MATERIAL

Info

Publication number: RU100452U1
Application number: RU2010108397/05U
Authority: RU
Inventors: Андрей Евгеньевич Ушаков; Александр Хайдярович ХАЙРЕТДИНОВ; Александр Викторович Сафонов; Александр Александрович Сафонов; Юрий Георгиевич Кленин
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2010-12-20

Abstract

1. Устройство для изготовления длинномерного конструкционного изделия из композиционного материала, включающее станину, фильеру, прижимные и отрезные устройства, ванну для пропитки связующим стекловолокна и ткани, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным на станине устройством для инжекции связующего в поверхностные слои изготавливаемого конструкционного изделия, осуществляемого через форсунки, равномерно расположенные над поверхностью изделия. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что форсунки установлены с возможностью изменения шага установки. 1. A device for manufacturing a lengthy structural product from composite material, including a bed, a die, clamping and cutting devices, a bath for impregnating a binder with fiberglass and fabric, characterized in that it is equipped with a device located on the bed for injecting a binder into the surface layers of the manufactured structural product, carried out through nozzles uniformly located above the surface of the product. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the nozzles are installed with the possibility of changing the installation step.

Description

Полезная модель относится к области композиционных материалов, а именно к классу пултрузионных материалов - стеклопластиков или базальтопластиков (или их сочетания), используемых для изготовления конструкционных изделий, например, силовых балок, настилов для пешеходных или автомобильных композиционных мостов, длинномерных конструкционных элементов, применяющихся в мостостроении и может найти применение в автомобильной, авиационной, аэрокосмической, электротехнической и других отраслях промышленности для получения длинномерных изделий с прогнозируемыми свойствами па основе полимерных композиционных материалов различного функционального назначения, полученных за счет использования сочетания длинномерных волокнистых наполнителей, связующих на основе органических смол и дисперстных наполнителей.The utility model relates to the field of composite materials, namely to the class of pultruded materials - fiberglass or basalt plastic (or a combination thereof) used for the manufacture of structural products, for example, power beams, flooring for pedestrian or automobile composite bridges, long structural elements used in bridge building and can find application in the automotive, aviation, aerospace, electrical and other industries to obtain long products potions with predictable properties based on polymer composite materials for various functional purposes, obtained through the use of a combination of long fiber fillers, binders based on organic resins and dispersed fillers.

Известен конструкционный элемент в виде линейного стержня со сложной развитой поверхностью, выполненной из композиционного материала на основе перекрещивающихся стекловолокон и продольно ориентированных в нем стеклоровингов, скрепленных полимерным связующим, полученным способом 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 (см., например, патент РФ 2164993 по кл. Е06В 3/20 от 1999 г.).A known structural element in the form of a linear rod with a complex developed surface made of a composite material based on intersecting glass fibers and longitudinally oriented glass roving fastened with a polymer binder obtained by thermal drawing through a spinneret device. The linear rod of the element is made of glass mats with a surface density of 100-400 g / m ² from randomly intersecting glass fibers evenly distributed on longitudinally oriented glass rovings from the side of the open outer surfaces of its developed profile (see, for example, RF patent 2164993 according to class E06B 3/20 from 1999).

Недостатком известного технического решения является недостаточная прочность материала в поперечном направлении по отношению к продольной оси длинномерного изделия при нормальных условиях и недостаточная пожаростойкость, в результате чего данный материал не может быть использован в мостовых конструкциях.A disadvantage of the known technical solution is the insufficient strength of the material in the transverse direction with respect to the longitudinal axis of the lengthy product under normal conditions and insufficient fire resistance, as a result of which this material cannot be used in bridge structures.

Также известен способ изготовления композиционного материала на основе армирующего волокнистого наполнителя и матрицы, включающий формование заготовки нужной формы из дискретного волокнистого наполнителя, пропитку заготовки материалом матрицы и переработку пропитанной заготовки в конечной формованный композиционный материал, а в качестве дискретного волокнистого наполнителя используют волокно, полученное измельчением ленты, состоящей из непрерывных, продольно ориентированных волокон или нитей, разделенных друг от друга равномерно распределенными частицами, связанными эластичным связующим-предшественником, и заготовку нужной формы формируют смешением дискретного волокнистого наполнителя со связующим (см., например патент РФ 2094229 по кл. В29С 67/20 от 1991 г.).Also known is a method of manufacturing a composite material based on a reinforcing fiber filler and a matrix, comprising molding a preform of a desired shape from a discrete fiber filler, impregnating a preform with a matrix material and processing the impregnated preform into a final molded composite material, and fiber obtained by grinding the tape is used as a discrete fibrous filler consisting of continuous, longitudinally oriented fibers or threads, equally divided from each other but distributed particles associated elastic binder precursor and preform the desired shape is formed by mixing discrete fiberfill with binder (see., e.g. RF patent 2,094,229 tml. V29S 67/20 from 1991 YG).

Недостатком известного способа является высокое остаточное напряжение между слоями в изготовленном материале, из которых состоит эта структура, а эти напряжения могут привести к расслоению материала. Высокая стоимость производства является еще одним существенным недостатком этого способа. Материал, изготовленный по данному способу, не является пожаростойким.The disadvantage of this method is the high residual stress between the layers in the fabricated material of which this structure consists, and these stresses can lead to delamination of the material. The high cost of production is another significant drawback of this method. The material manufactured by this method is not fire resistant.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является композиционный материал и описанный в патенте способ его изготовления, заключающийся в том, что модифицированный непрерывный процесс пултрузии состит из ≥ 1 текстильного листа, пропитанного полимерной композицией, содержащей ≥ 1 ЭС и отверждающую систему из ≥ 2 типов продуктов с реакционноспособными группами различной активности. Эти листы нагревают для частичной реакции между ЭС и отвердителем, используя нагревание и/или давление вызывают желатинизацию композиции. При этом используют каландрирование с температурой 8-20° (160-180°) и давление 0,1-3 (0,5-3) кг/см², литье при температурах 80-140° (90-140°), давление 1-10 (1-6) кг/см². Текстильный материал может быть нетканым и теплоплавким с плотностью 3-30 (5-10) г/м² (см., например заявка 1621323 ЕПВ по кл. С08J 3/24 от 2004).The closest in technical essence and the achieved result is the composite material and the method for its manufacture described in the patent, which consists in the fact that the modified continuous pultrusion process consists of ≥ 1 textile sheet impregnated with a polymer composition containing ≥ 1 ES and a curing system of ≥ 2 types products with reactive groups of various activities. These sheets are heated for a partial reaction between the ES and the hardener, using heat and / or pressure to gel the composition. In this case, calendaring is used with a temperature of 8-20 ° (160-180 °) and a pressure of 0.1-3 (0.5-3) kg / cm ² , casting at temperatures of 80-140 ° (90-140 °), pressure 1-10 (1-6) kg / cm ² . Textile material can be non-woven and heat-melting with a density of 3-30 (5-10) g / m ² (see, for example, EPO application 1621323 according to class C08J 3/24 of 2004).

Недостатком этого технического решения является недостаточная пожаростойкость и пористость получаемого материала, что приводит к снижению прочностных характеристик материала.The disadvantage of this technical solution is the lack of fire resistance and porosity of the resulting material, which leads to a decrease in the strength characteristics of the material.

Задачей настоящего изобретения является получение длинномерных изделий с высокими характеристиками жесткости, виброустойчивости и увеличенными прочностными характеристиками материала из стеклянных и (или) базальтовых наполнителей с обеспечением качественной пропитки.The objective of the present invention is to obtain long products with high characteristics of rigidity, vibration resistance and increased strength characteristics of the material from glass and (or) basaltic fillers to ensure high-quality impregnation.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что устройство для изготовления длинномерного конструкционного изделия из композиционного материала, включающее станину, фильеру, прижимные и отрезные устройства, ванну для пропитки связующим стекловолокна и ткани, снабжено расположенным на станине устройством для инжекции связующего в поверхностные слои изготавливаемого конструкционного изделия, осуществляемого через форсунки, равномерно расположенные над поверхностью изделия.The solution to this problem is achieved due to the fact that the device for manufacturing a long structural product from composite material, including a bed, a die, clamping and cutting devices, a bath for impregnating a binder with fiberglass and fabric, is equipped with a device located on the bed for injecting a binder into the surface layers of the manufactured structural products carried out through nozzles uniformly located above the surface of the product.

Поставленная задача достигается также за счет того, что форсунки установлены с возможностью изменения шага расположения.The task is also achieved due to the fact that the nozzles are installed with the ability to change the pitch.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:The claimed technical solution is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 изображен общий вид пултрузионной установки;figure 1 shows a General view of the pultruder installation;

на фиг.2 - схема инжекционной пропитки армирующего наполнителя связующим в фильере.figure 2 - scheme of injection impregnation of the reinforcing filler with a binder in the die.

Устройство для изготовления длинномерного конструкционного изделия из композиционного материала состоит из станины 1 (фиг.1), на которой установлены фильера 2 со средством нагрева 3, прижимные 4 и отрезные 5 устройства, ванну 6 для пропитки связующим стекловолокна 7 и ткани 8. На станине 1 расположено устройство для инжекции 9 связующего из бака 10 насосом 11 в поверхностные слои изготавливаемого конструкционного изделия, осуществляемого через равномерно расположенные над поверхностью изделия форсунки 12 (схематично изображенные на фиг.2), которые установлены с возможностью изменения шага.A device for manufacturing a lengthy structural product from composite material consists of a frame 1 (Fig. 1), on which a die 2 with heating means 3, pressure 4 and detachable 5 devices, a bath 6 for impregnating a fiberglass 7 and fabric 8 with a binder are installed on the bed 1 there is a device for injecting 9 a binder from the tank 10 by the pump 11 into the surface layers of the manufactured structural product, carried out through nozzles 12 (even schematically shown in FIG. 2), which are uniformly located above the surface of the product Fitted with the ability to change the pitch.

Работает устройство для изготовления длинномерного конструкционного изделия из композиционного материала следующим образом.A device for manufacturing a lengthy structural product from composite material operates as follows.

Связующее без использования дисперсного наполнителя заливают в ванну 6 для использования при предварительной пропитке армирующего наполнителя, а также непосредственно в фильеру 2, в которой происходит формирование профиля длинномерного изделия, путем инжекции. Количество и диаметр форсунок 12, а так же их расположение по поверхности фильеры зависит от тех свойств, которые необходимо получить в поверхностном слое изделия. Изменяя место расположения и количество подаваемого связующего через инжекционные каналы можно регулировать толщину поверхностного слоя с требуемым связующими, и как следствие, регулировать свойства материала в поверхностном слое изделия. В результате этого можно получать изделие, в котором свойства материала внутри изделия и на поверхности изделия различаются между собой. Таким образом можно получать изделия с требуемым набором свойств для всего изделия в целом, но при этом получать улучшенные характеристики в этом же изделии на его поверхности. При этом возможно регулировать (до 3 мм) глубину поверхностного слоя.The binder without the use of dispersed filler is poured into the bath 6 for use in the preliminary impregnation of the reinforcing filler, as well as directly into the die 2, in which the profile of the lengthy product is formed by injection. The number and diameter of the nozzles 12, as well as their location on the surface of the die depends on those properties that must be obtained in the surface layer of the product. By changing the location and quantity of the binder supplied through the injection channels, it is possible to control the thickness of the surface layer with the required binders, and as a result, adjust the material properties in the surface layer of the product. As a result of this, it is possible to obtain a product in which the properties of the material inside the product and on the surface of the product differ from each other. Thus, it is possible to obtain products with the required set of properties for the entire product as a whole, but at the same time to obtain improved characteristics in the same product on its surface. In this case, it is possible to adjust (up to 3 mm) the depth of the surface layer.

Реализация заявленного технического решения позволяет получать композиционный материал для производства изделий с повышенными характеристиками жесткости и прочности, виброустойчивости и увеличенными прочностными характеристиками материала из стеклянных и/или базальтовых наполнителей с обеспечением качественной пропитки.Implementation of the claimed technical solution allows to obtain composite material for the manufacture of products with increased characteristics of stiffness and strength, vibration resistance and increased strength characteristics of the material from glass and / or basalt fillers to ensure high-quality impregnation.

Claims

1. A device for manufacturing a lengthy structural product from composite material, including a bed, a die, clamping and cutting devices, a bath for impregnating a binder with fiberglass and fabric, characterized in that it is equipped with a device located on the bed for injecting a binder into the surface layers of the manufactured structural product, carried out through nozzles uniformly located above the surface of the product.

2. The device according to claim 1, characterized in that the nozzles are installed with the possibility of changing the installation step.