EA035695B1 - Устройство и способ пропитки волокнистых структур - Google Patents

Устройство и способ пропитки волокнистых структур Download PDF

Info

Publication number
EA035695B1
EA035695B1 EA201990547A EA201990547A EA035695B1 EA 035695 B1 EA035695 B1 EA 035695B1 EA 201990547 A EA201990547 A EA 201990547A EA 201990547 A EA201990547 A EA 201990547A EA 035695 B1 EA035695 B1 EA 035695B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
cover
bath
matrix material
block
fiber structure
Prior art date
Application number
EA201990547A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201990547A1 (ru
Inventor
Андре Майер
Михаель Хазенпатт
Original Assignee
Басф Се
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Басф Се filed Critical Басф Се
Publication of EA201990547A1 publication Critical patent/EA201990547A1/ru
Publication of EA035695B1 publication Critical patent/EA035695B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/52—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
    • B29C70/523—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die and impregnating the reinforcement in the die
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
    • B29B15/122—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex
    • B29B15/125—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex by dipping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/52—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
    • B29C70/525—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
    • C08J5/042—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
    • C08J5/043—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with glass fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/046—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with synthetic macromolecular fibrous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/241—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
    • C08J5/243—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using carbon fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/241—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
    • C08J5/244—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using glass fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/246—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using polymer based synthetic fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B15/00—Removing liquids, gases or vapours from textile materials in association with treatment of the materials by liquids, gases or vapours
    • D06B15/08—Removing liquids, gases or vapours from textile materials in association with treatment of the materials by liquids, gases or vapours by scraping
    • D06B15/085—Removing liquids, gases or vapours from textile materials in association with treatment of the materials by liquids, gases or vapours by scraping by contact with the textile material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B21/00—Successive treatments of textile materials by liquids, gases or vapours
    • D06B21/02—Successive treatments of textile materials by liquids, gases or vapours the treatments being performed in a single container
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B23/00—Component parts, details, or accessories of apparatus or machines, specially adapted for the treating of textile materials, not restricted to a particular kind of apparatus, provided for in groups D06B1/00 - D06B21/00
    • D06B23/02—Rollers
    • D06B23/023—Guiding rollers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B3/00—Passing of textile materials through liquids, gases or vapours to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing, impregnating
    • D06B3/02—Passing of textile materials through liquids, gases or vapours to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing, impregnating of fibres, slivers or rovings
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B3/00—Passing of textile materials through liquids, gases or vapours to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing, impregnating
    • D06B3/10—Passing of textile materials through liquids, gases or vapours to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing, impregnating of fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2677/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, for preformed parts, e.g. for inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2707/00—Use of elements other than metals for preformed parts, e.g. for inserts
    • B29K2707/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2709/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2703/00 - B29K2707/00, for preformed parts, e.g. for inserts
    • B29K2709/08—Glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • C08J2363/10—Epoxy resins modified by unsaturated compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/06—Unsaturated polyesters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/02—Polyureas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00—Inorganic fibres
    • D10B2101/02—Inorganic fibres based on oxides or oxide ceramics, e.g. silicates
    • D10B2101/06—Glass
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00—Inorganic fibres
    • D10B2101/10—Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
    • D10B2101/12—Carbon; Pitch
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/02—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyamides
    • D10B2331/021—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyamides aromatic polyamides, e.g. aramides

Abstract

Изобретение относится к устройству для пропитки волокнистых структур (1) матричным материалом, содержащему нижнюю часть (21), имеющую ванну (5) для приема матричного материала и капельный блок, причем капельный блок содержит по меньшей мере один скребок (27) с рабочей кромкой (29), по которому пропитанная волокнистая структура (1) направляется во время работы; поверхность (25), которая наклонена в направлении ванны и через которую матричный материал, капающий с волокнистой структуры (1), может возвращаться в ванну (5); и крышку (23), на которой установлен отклоняющий блок (33), предназначенный для вдавливания волокнистой структуры (1) в ванну (5) во время установки крышки (23). Причем во время установки крышки (23) соответствующий зазор (39, 41) образуется между крышкой (23) и нижней частью (21) на сторонах, через которые волокнистая структура (1) направляется в устройство и выходит из устройства. Кроме того, изобретение относится к способу, в котором волокнистую структуру пропитывают матричным материалом в таком устройстве и затем формуют в компонент.

Description

Изобретение относится к устройству для пропитки волокнистых структур матричным материалом, содержащему нижнюю часть с ванной для приема матричного материала и капельный блок.
Посредством пропитки волокнистых структур получают нетканые волокнистые материалы. Пропитанные в ванне волокнистые структуры, в частности непрерывные волокна, могут быть использованы для изготовления элементов конструкции методом мокрой намотки, таких как трубы, мачты или резервуары. Такое устройство обеспечивает непрерывную пропитку волокнистой структуры, которая затем может быть подвергнута дальнейшей обработке сразу после замачивания. Обычно в процессе мокрой намотки пропитанную волокнистую структуру сматывают в конечный продукт перед отверждением или застыванием матричного материала. После намотки происходит отверждение или застывание матричного материала до конечного продукта.
Для пропитки волокнистых структур, в частности непрерывных волокон, известны различные способы, в которых обычно используют ванну, через которую направляют волокна.
Например, из US 2433965 известно, что непрерывные волокна пропускают через ванну путем погружения волокон в ванну сверху и посредством направляющих роликов внутри ванны. После выхода из ванны пропитанные таким образом волокна пропускают через пару роликов, в которых вытесняется избыточный матричный материал. Для этого роликовые пары находятся над поверхностью ванны, так что осажденный матричный материал стекает обратно в ванну.
Устройство для производства продукта, изготовленного методом намотки, известно из US 4267007. Здесь волокна также пропитывают в ванне с матричным материалом перед процессом намотки. Для этого волокна пропускают вокруг ролика внутри ванны. После этого пропитанные волокна пропускают через пластину и прессуют блоком на пластине, чтобы вытеснить излишки матричного материала.
Однако все процессы, в которых волокнистую структуру пропускают через ванну, имеют недостаток, заключающийся в том, что из-за обычно открытой ванны вязкость матричного материала изменяется со временем либо из-за испарения, либо, в зависимости от используемого матричного материала, также в результате химической реакции из-за контакта с влажностью. Кроме того, при каждом запуске, например после очистки, необходимо снова кропотливо заправлять волокна. Заполнение ванны можно проводить только тогда, когда волокна уже были вставлены.
В частности, чтобы избежать изменения вязкости матричного материала, известны способы и устройства, в которых волокна пропускают через зазор, в котором происходит пропитка. Такое устройство известно, например, из US 4937028, US 5766357 или из WO-A-2007/062516, а также из A. Miaris et al., Modeling the Impregnation Process of a Siphon Impregnation System during Filament Winding, Proceedings of the ASME 2011 Pressure Vessels and Piping Division Conference, PVP2011, июль 2011. Однако эти способы имеют особый недостаток, заключающийся в том, что из-за небольшого размера устройства для пропитки матричный материал должен непрерывно и очень точно отслеживаться для получения равномерной пропитки.
Из US 5747075, например, известен процесс пултрузии, в котором волокна пропускают через каналы, в которые матричный материал для пропитки перекачивают через распределитель.
US 5084305 описывает способ замачивания, при котором волокна направляют на полотна, в каждом из которых сформированы сопла, посредством которых матричный материал наносят на волокна. Равномерная пропитка достигается в этой системе путем пропускания волокон один раз над полотном и один раз под полотном.
Эти процессы также требуют непрерывной и в особенности равномерной подачи матричного материала для получения однородно пропитанных волокон.
Другая возможность пропитки волокон известна из US 7413623. Здесь волокна направляют вокруг множества роликов, и добавление матричного материала происходит из контейнера для хранения, который расположен над роликами и из которого матричный материал подают в зазор, через который волокна перемещаются сверху вниз. Здесь особенно невыгодно, что избыточный матричный материал стекает через ролики и не может быть переработан. Кроме того, существует риск того, что матричный материал оседает на роликах и затвердевает на поверхности ролика, что приводит к необходимым дополнительным и дорогостоящим процессам очистки.
Задачей настоящего изобретения было создание устройства для пропитки волокнистых структур, которое не имеет недостатков, известных из уровня техники.
Цель достигается с помощью устройства для пропитки волокнистых структур матричным материалом, содержащего нижнюю часть с ванной для приема матричного материала и капельный блок, причем капельный блок содержит по меньшей мере один скребок с рабочей кромкой, по которому пропитанная волокнистая структура направляется во время работы, и поверхность, которая наклонена в направлении ванны и через которую в ванну может возвращаться матричный материал, капающий с волокнистой структуры, а также крышку, на которой установлен поворотный блок, который направляет волокно в ванну, причем между крышкой и нижней частью на сторонах, через которые волокнистая структура направляется в устройство и выходит из устройства, образуется зазор.
- 1 035695
В ванне с матричным материалом, через который волокнистая структура пропитывается, нет необходимости обеспечивать дозирующие устройства, в которые подается точное количество матричного материала. Волокна поглощают матричный материал при прохождении через ванну, и избыточный матричный материал впоследствии удаляют. Для этого предусмотрен по меньшей мере один скребок с рабочей кромкой. Матричный материал стекает на наклонную поверхность в направлении ванны, так что излишки очищенного матричного материала по наклонной поверхности возвращаются в ванну и могут быть переработаны.
Благодаря крышке, которой закрыто устройство, предотвращается постоянный обмен воздуха над ванной. Таким образом, с одной стороны, испарение матричного материала может быть ограничено, с другой стороны, постоянная подача свежего воздуха предотвращается, так что реакция матричного материала с водой, содержащейся в воздухе, замедляется. Таким образом, матричный материал, содержащийся в ванне, можно использовать в течение более длительного периода времени и заменять реже из-за старения и связанного с этим увеличения вязкости. Чтобы предотвратить повреждение волокон при входе в устройство или при выходе из устройства, и, кроме того, для предотвращения повторного выдавливания матричного материала из волокон при выходе из устройства, между крышкой и нижней частью предусмотрен зазор, через который волокна вводятся в устройство, и второй зазор, через который пропитанные волокна выходят из устройства.
С помощью наклонной части, установленной на крышке, волокнистую структуру вдавливают в матричный материал в ванне во время работы. Это позволяет заполнять ванну независимо от введения волокон. Волокна могут быть легко вставлены над поверхностью ванны, а затем вдавлены в ванну при сборке крышки с дефлектором. Таким образом, устраняется трудоемкая вставка в пустую ванну.
Другое преимущество устройства согласно изобретению состоит в том, что нижняя часть может быть легко удалена для очистки или заменена новой нижней частью конструкции. В результате не требуется длительных перерывов в работе при очистке. Если усилия по очистке слишком велики или возможны только с использованием вредных для окружающей среды веществ, так что утилизация может осуществляться более выгодно и безвредно для окружающей среды, это позволяет устройству согласно изобретению также выполнять детали в виде одноразовых деталей и, при необходимости, заменять нижнюю часть новой.
Для равномерной очистки волокон после прохождения через ванну предпочтительно, чтобы в дополнение по меньшей мере к одному скребку, по которому проходит пропитанное волокно во время работы устройства, на крышке был установлен по меньшей мере один скребок, который при закрытой крышке надавливает на волокно. По меньшей мере один скребок, установленный на крышке, также очищает избыток матричного материала с верха волокон. Он капает со скребка на наклонную поверхность в направлении ванны, из которой матричный материал стекает обратно в ванну. Установив скребок на крышку, здесь также можно простым способом вставить волокнистую структуру в устройство через детали, установленные в нижней части. Затем части, действующие сверху, прижимают в соответствии с расположением крышки на волокнистой структуре. Сложная заправка между скребками и дефлекторами не требуется.
Для регулирования давления, воздействующего на волокнистую структуру, также предпочтительно, чтобы по меньшей мере один скребок, установленный на крышке, регулировался по высоте. Особенно предпочтительно, если все скребки, установленные на крышке, регулируются по высоте. Если предусмотрено несколько скребков, которые установлены на крышке, можно настроить каждый скребок отдельно. Это позволяет направлять скребки, установленные на основании и на крышке, так что желаемое количество матричного материала остается в волокнистой структуре. Чем больше расстояние между рабочей кромкой скребка, установленного на крышке, и крышкой, тем больше давление, действующее на пропитанную волокнистую структуру, и тем больше матричного материала удаляется. Таким образом, если нужно получить волокнистую структуру с большим количеством матричного материала, нужно отрегулировать скребки так, чтобы действовало только небольшое давление на волокнистую структуру, а если, наоборот, в волокнистой структуре нужна небольшая часть матричного материала, скребки нужно отрегулировать так, чтобы действовало более высокое давление на волокнистую структуру.
Для того чтобы равномерно отделить матричный материал от волокнистой структуры, также предпочтительно, чтобы скребки на крышке и в нижней части были выполнены смещенными относительно друг друга в направлении транспортировки волокнистой структуры. В этом случае особенно предпочтительно, если в направлении транспортировки волокнистой структуры скребок попеременно расположен на крышке и один в нижней части. При таком расположении волокнистая структура равномерно направляется сверху и снизу вдоль скребков и матричный материал снимается равномерно. Поочередное расположение скребков в нижней части и на крышке дополнительно приводит к тому, что скребки, установленные на крышке, каждый, зацепляются между скребками, установленными в нижней части. Это имеет еще один положительный эффект, заключающийся в том, что при регулировке высоты скребка на крышке на волокнистую структуру, которая проходит через кромку скребка, установленного на крышке, действует то же давление, что и на рабочую кромку скребка, установленного в нижней части. В результате получается равномерная пропитка волокнистой структуры.
- 2 035695
Чтобы излишки матричного материала удалялись из волокнистой структуры, особенно предпочтительно, чтобы каждый скребок в нижней части и на крышке имел такие размеры, что рабочая кромка скребка на крышке является более глубокой, чем рабочая кромка скребка в нижней части устройства. Таким образом, всегда имеется зацепление скребков, установленных на крышке, между скребками, установленными в нижней части. Регулируя высоту скребков, установленных в нижней части, и/или скребков, установленных на крышке, можно установить глубину зацепления скребков друг с другом.
Устойчивый к истиранию металл, износостойкий пластик, износостойкая керамика или стекло, в частности, подходят в качестве материала для скребков. Использование износостойкого материала гарантирует, что частицы, удаленные скребком, не попадут в пропитанную волокнистую структуру в виде посторонних веществ. Кроме того, это предотвращает деформацию соскабливающих кромок во время работы в результате истирания. В результате достигается равномерное воздействие скребков в течение всего срока службы. Особенно предпочтительными в качестве материала для скребков являются сталь, полиэтилен высокой плотности (HDPE), политетрафторэтилен (PTFE), керамика или стекло.
В контексте настоящего изобретения под сопротивлением истиранию понимается то, что менее 0,1 мм материала скребка удаляется непрерывной волокнистой структурой во время прохождения 1000 км волокнистой структуры, в частности ровинга.
Чтобы волокнистая структура не была повреждена во время введения в устройство и, в частности, не касалась края, предпочтительно, если в нижней части предусмотрен первый отклоняющий блок, по которому волокнистая структура направляется перед входом в ванну. Соответственно, второй отклоняющий блок предпочтительно предусмотрен в нижней части, он направляет пропитанное волокно после выхода из ванны. Поскольку первый отклоняющий блок и второй отклоняющий блок соответственно расположены в нижней части, волокнистая структура может быть просто размещена на отклоняющих блоках во время вставки. Затем волокнистая структура вдавливается в ванну с помощью отклоняющего блока, прикрепленного к крышке, так что волокнистая структура направляется через первый отклоняющий блок в нижней части, вдоль отклоняющего блока на крышке и через второй отклоняющий блок в нижней части к капельному блоку. Первый отклоняющий блок и второй отклоняющий блок в нижней части в этом случае размещаются таким образом, чтобы отклоняющий блок располагался на крышке во время сборки между первым отклоняющим блоком в нижней части и вторым отклоняющим блоком в нижней части.
Для того чтобы удалить лишний матричный материал из волокон, уже находящихся на выходе из ванны и перед капельным устройством, дополнительно предпочтительно, если на крышке установлен съемный валик, который прижимает волокнистую структуру ко второму отклоняющему блоку во время установки крышки. Во время работы волокнистая структура проходит между вторым отклоняющим блоком и съемным валиком. Когда съемный валик давит на отклоняющий блок, избыточный матричный материал уже вытеснен из волокнистой структуры в этом месте. Расположение второго отклоняющего блока и съемного валика дополнительно заставляет избыток матричного материала возвращаться обратно непосредственно в ванну.
Первый и второй отклоняющие блоки могут каждый независимо представлять собой стержень или вращающийся ролик. Аналогично, отклоняющий блок, с помощью которого волокнистая структура вдавливается в ванну, содержит по меньшей мере один стержень или по меньшей мере один вращающийся ролик. Если отклоняющий блок представляет собой стержень, он предпочтительно имеет только закругленные края и особенно предпочтительно представляет собой круглый стержень. Для отклоняющих блоков могут быть предусмотрены как стержни, так и вращающиеся ролики. Однако предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, первый и второй отклоняющие узлы, которые расположены в нижней части, оба, были выполнены либо в виде стержней, либо в виде вращающихся роликов. Особенно предпочтительно все отклоняющие блоки выполнены в виде стержня или все отклоняющие блоки выполнены в виде вращающегося ролика.
Подходящие материалы для дефлекторов такие же, как материалы для скребков. Это означает, что отклоняющие блоки предпочтительно выполнены из износостойкого металла, износостойкого пластика, износостойкой керамики или стекла и особенно предпочтительно изготовлены из стали, HDPE, PTFE, керамики или стекла.
Чтобы протолкнуть волокна в ванну, на крышке может быть предусмотрен только один отклоняющий блок или несколько отклоняющих блоков могут быть установлены на крышке. В этом случае все отклоняющие блоки, установленные на крышке, расположены таким образом, что они расположены между первым и вторым отклоняющими блоками в нижней части, когда крышка закрыта и когда отклоняющие блоки присутствуют в нижней части.
Чтобы предотвратить постоянный обмен воздуха через зазор, через который направляются волокна во время работы и поэтому постоянно проходит вода с влажностью или матричный материал испаряется и выходит из устройства, предпочтительно, если в зазоре, через который волокнистая структура направляется в устройство, и/или в зазоре, через который выходит волокнистая структура из устройства, предусмотрена уплотнительная кромка. Уплотнительная кромка может быть изготовлена из любого подходящего материала, в частности эластомерного материала, который обычно используется для уплотнений.
- 3 035695
Использование эластомерного материала гарантирует, что как еще не пропитанная волокнистая структура на входе в устройство, так и пропитанная волокнистая структура при выходе из устройства не будут повреждены уплотнительной кромкой.
Чтобы предотвратить взаимодействие матричного материала с компонентами из окружающего воздуха, в частности воды, содержащейся в воздухе, и тем самым отверждением, более предпочтительно, если включены впуск и слив для продувочного газа. С продувочным газом атмосфера над матричным материалом может быть удалена и заменена продувочным газом. Подходящие продувочные газы зависят от используемого матричного материала. Например, для матричных материалов, которые реагируют с водой, используют безводный продувочный газ. Например, для этой цели подходят сухой воздух или сухой инертный газ, такой как азот, диоксид углерода или благородный газ. Инертные газы также пригодны, если матричный материал может реагировать с другими компонентами воздуха, например кислородом, содержащимся в нем. Напротив, если это предназначено для предотвращения испарения матричного материала, например, может использоваться продувочный газ, который насыщен компонентами матричного материала, которые могут испаряться.
Для изготовления элемента конструкции используют способ, который включает следующие этапы: (a) пропитку волокнистой структуры матричным материалом в устройстве, как описано выше, (b) формование пропитанной волокнистой структуры в элемент конструкции.
Волокно, подлежащее пропитке, предпочтительно берут из источника, например из рулона, на который волокно намотано. Для того чтобы иметь возможность эффективно эксплуатировать устройство для пропитки, пропитываемая волокнистая структура представляет собой бесконечную структуру, что означает, что волокнистая структура может, в принципе, иметь неограниченную длину, а конечная длина возникает только из-за необходимости того, что могут храниться непроизвольно длинные волокнистые структуры. Предпочтительно, чтобы волокнистые структуры были спроектированы таким образом, чтобы при достижении конца структуры последующая новая структура могла быть легко соединена с предыдущей структурой, когда в качестве волокнистой структуры используют непрерывные волокна, например, путем завязывания. Волокнистые структуры, которые могут быть пропитаны, представляют собой, например, нетканые материалы, тканые материалы, трикотажные ткани, отдельные волокна или ровинги.
Предпочтительно, если волокнистая структура содержит ровинги. Особенно предпочтительно их наматывать после пропитки на этапе (b) в процессе мокрой намотки для образования элемента конструкции. Элементами конструкции, которые могут быть получены способом согласно изобретению, являются, например, трубы, мачты или резервуары любого типа и размера.
Чтобы получить достаточную прочность элемента конструкции, еще более предпочтительно, если волокнистая структура содержит углеродные волокна, стеклянные волокна, арамидные волокна, синтетические волокна, например полимерные волокна или натуральные волокна. При этом волокнистая структура может содержать разные волокна. Выбор волокон обусловлен, в частности, механическими требованиями к элементу конструкции. Однако часто бывает, что используют не разные волокна, а используют только волокна одного материала. Особенно предпочтительно волокнистая структура содержит углеродные волокна, стеклянные волокна или арамидные волокна.
Матричный материал, которым пропитаны волокна, может представлять собой любой термопластичный полимер или содержать эдукты для получения термореактивного или термопластичного полимера, причем эдукты должны быть в жидкой или растворенной форме. Если матричный материал представляет собой термопластичный полимер, он присутствует, например, в виде расплава. В качестве альтернативы, однако, также возможно, что матричный материал содержит исходные материалы для получения полимера в форме раствора мономера, раствора олигомера, расплава мономера или расплава олигомера, которые затем реагируют с требуемым полимером. Когда волокнистая структура должна быть пропитана термореактивным полимером, матричный материал всегда содержит исходные материалы для получения желаемого термореактивного полимера. Кроме того, матричный материал может содержать обычные катализаторы. Исходными материалами для получения полимера обычно являются мономеры или олигомеры, из которых состоит полимер. Если должен быть получен термореактивный полимер, то исходные материалы также могут уже присутствовать в виде полимеров, которые дополнительно реагируют с образованием термореактивных материалов.
Чтобы отрегулировать свойства компонента, матричный материал также может содержать добавки. Это, например, пластификаторы, модификаторы ударопрочности, УФ-стабилизаторы, огнезащитные агенты и любые другие добавки, известные специалистам в данной области, которые обычно используют для модификации полимеров.
Матричный материал особенно предпочтительно выбирают из ненасыщенных полиэфирных смол (UP), виниловых эфиров (VE), эпоксидных смол (ЕР) и полиуретанов (PUR) и их эдуктов.
Варианты осуществления изобретения проиллюстрированы на чертежах и более подробно поясняются в следующем описании
- 4 035695
Показаны:
фиг. 1 принципиальная схема процесса мокрой намотки;
фиг. 2 вид в разрезе устройства согласно изобретению для пропитки волокнистой структуры с открытой крышкой;
фиг. 3 вид в разрезе устройства по фиг. 2 с закрытой крышкой, фиг. 4-7 виды в разрезе различных вариантов осуществления устройства согласно изобретению.
На фиг. 1 показана принципиальная схема способа мокрой намотки, в котором может быть использовано устройство согласно изобретению для пропитки волокнистой структуры.
Для производства элементов конструкции в процессе мокрой намотки, в варианте осуществления, показанном здесь для ровинга, используют волокнистую структуру 1 из источника 3, в данном случае раму катушки, ванну 5. Перед входом в ванну 5 ровинги пропускают через гребни 7, в которых ровницы отделены друг от друга, так что они вступают в контакт с матричным материалом в ванне 5 и, таким образом, равномерно пропитываются. За ванной 5 следует пара съемных валиков 9, через которые направляют ровинги, пропитанные в ванне 5. На паре съемных валиков 9 лишний матричный материал удаляют из пропитанных ровингов. Наконец, пропитанные ровинги направляются направляющим кольцом 11 и наматываются на шпиндель 13. В результате создается вращательно-симметричный элемент 15 конструкции. Чтобы получить равномерную намотку пропитанных ровингов 1 на шпиндель 13, направляющее кольцо 11 является подвижным и, как показано здесь стрелками, может перемещаться параллельно оси шпинделя 11.
Устройство согласно изобретению для пропитки волокнистой структуры показано в разрезе на фиг. 2.
Устройство, в котором волокнистая структура 1, например ровинги, может быть пропитана матричным материалом, включает нижнюю часть 21 и крышку 23. В нижней части 21 находится ванна 5 с матричным материалом, которым должна быть пропитана волокнистая структура 1. В направлении движения волокнистой структуры 1 за ванной 5 следует поверхность 25, наклоненная в направлении ванны. Над наклонной поверхностью 25 в нижней части 21 расположены скребки 27, каждый из которых имеет одну рабочую кромку 29. Во время работы волокнистая структура 1 направляется через обтирающую кромку 29, и избыток матричного материала удаляется из волокнистой структуры 1. При воздействии скребков 27 над наклонной поверхностью очищенный матричный материал стекает обратно в ванну 5.
На крышке 23 установлены скребки 31, которые предпочтительно регулируются по высоте. Скребки 31 на крышке 23 предпочтительно расположены таким образом, что они входят в зацепление между скребками 27 в нижней части 21. На крышке 23 дополнительно установлен отклоняющий блок 33, с помощью которого волокнистая структура 1 вдавливается в закрытой крышке 23 в ванну 5. Это показано на фиг. 3. Здесь также можно видеть, что скребки 27, которые прикреплены к нижней части 21, зацепляются между скребками 31, которые установлены на крышке 23. В результате волокнистой структуре 1 придается небольшой зигзагообразный вид.
Таким образом, чтобы волокнистая структура 1 не была повреждена по краям в нижней части перед входом в ванну 5 и после выхода из ванны 5, первый отклоняющий блок 35 и второй отклоняющий блок 37 предусмотрены в нижней части 21 в показанном здесь варианте осуществления. При работе волокнистая структура 1 проходит через зазор 39 между нижней частью 21 и крышкой 23 в устройство для пропитки волокон, направляясь через первый отклоняющий блок 35 в нижнюю часть 21. Затем волокнистая структура 1 проходит вдоль отклоняющего блока 33, который установлен на крышке 23 и с помощью которого волокнистая структура 1 погружается в ванну 5. К отклоняющему блоку 33 примыкает второй отклоняющий блок 37, через который волокнистая структура 31 направляется перед тем, как ее подают на скребки 27, 31, на которых удаляют избыток матричного материала. Через второй зазор 41 пропитанная волокнистая структура затем покидает устройство и может быть подвергнута дальнейшей обработке, например шпинделю 13 процесса мокрой намотки. В качестве альтернативы компонентам, которые изготавливаются мокрой намоткой, любые другие, например плоские, элементы конструкции также могут быть изготовлены из пропитанной волокнистой структуры. Для этого можно, например, отрезать пропитанную волокнистую структуру, в частности, если она представляет собой нетканый материал, трикотаж или ткань, до желаемой длины и образовать в элемент конструкции необходимой формы. Однако подача на шпиндель 13 способа с мокрой намоткой является предпочтительной.
При погружении волокнистой структуры 1 в ванну 5 на волокнистой структуре 1 обычно остается большое количество матричного материала, когда она покидает ванну 5. Чтобы удалить первый избыток матричного материала, предпочтительно, если - как показано здесь - использовать съемный валик 43, который опирается на второй отклоняющий блок 37, когда крышка 23 закрыта. Пропитанное волокно затем пропускают между вторым отклоняющим блоком 37 и съемным валиком 43.
Регулируя высоту скребков 31, установленных на крышке 23, можно устанавливать давление, с которым скребки 27, 31 воздействуют на пропитанную волокнистую структуру 1. Таким образом, можно выборочно регулировать, сколько матричного материала должна содержать пропитанная волокнистая структура 1. При более высоком давлении, которое достигается за счет того, что скребки 31, прикрепленные к крышке 23, плотнее зацепляются между скребками 27 в нижней части 21, из пропитанной во- 5 035695 локнистой структуры 1 выталкивается больше матричного материала, так что в целом он содержит меньше матричного материала, чем при регулировке скребков 31, так что они менее плотно зацепляются между скребками 27 в нижней части 21, и, таким образом, давление на волокнистую структуру ниже.
Как отклоняющий блок 33, установленный на крышке 23, так и первый отклоняющий блок 35 и второй отклоняющий блок 37 в нижней части 21 могут быть выполнены независимо друг от друга в форме стержня или вращающегося ролика. Если отклоняющий блок 33, 35, 37 выполнен в виде стержня, он имеет, по меньшей мере, в области, в которой происходит контакт с волокнистой структурой 1, предпочтительно только закругленные края и, в частности, круглый стержень.
Используемые скребки 27, 31 могут принимать любую форму, известную специалисту в данной области для скребков. Кроме того, скребки могут быть ориентированы в направлении, отличном от 90°, к направлению волокнистой структуры 1. Что касается формы и ориентации скребков, следует позаботиться о том, чтобы это не повредило пропитанную волокнистую структуру 1. Скребки могут быть выполнены и ориентированы таким образом, как обычно применяют в ваннах для пропитки волокнистых структур.
На фиг. 4-6 показаны альтернативные варианты осуществления конструкции отклоняющего блока 33, установленного на крышке 23. Оставшаяся конструкция устройства для пропитки волокнистых структур соответствует показанным на фиг. 2 и 3 вариантам осуществления.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, отклоняющий блок 33 содержит первый отклоняющий блок 45, установленный на крышке 23, и второй отклоняющий блок 47, установленный на крышке 23. Опять же, возможно, что первый установленный на крышке 23 отклоняющий блок 45 и второй установленный на крышке 23 отклоняющий блок 47 выполнены в виде стержня или вращающегося ролика. Положение первого отклоняющего блока 45, установленного на крышке 23, и второго отклоняющего блока 47, установленного на крышке 23, таково, что оба отклоняющих блока 45, 47 расположены между первым отклоняющим блоком 35 и вторым отклоняющим блоком 37 с закрытой крышкой 23.
Посредством первого установленного на крышке 23 отклоняющего блока 45 и второго установленного на крышке 23 отклоняющего блока 47 расстояние, которое проходит волокнистую структуру в ванне 5, увеличивается и, таким образом, время пребывания волокнистой структуры в ванне 5 с той же скоростью по сравнению только с одним отклоняющим блоком, таким как это показано на фиг. 2 и 3, увеличено.
Также может быть предусмотрено больше отклоняющих блоков, кроме вращающегося ролика или стержня на крышке 23, но это полезно только в том случае, если каждый из них находится в контакте с волокнистой структурой 1 и расстояние, которое покрывает волокнистую структуру 1 в ванне 5, дополнительно увеличивается.
В качестве альтернативы дополнительным отклоняющим блокам на крышке 23 также можно предусмотреть дополнительный отклоняющий блок 49 в ванне 5 для увеличения расстояния в ванне 5 и, при необходимости, для улучшения пропитки. Он расположен, как показано на фиг. 5, между первым установленным на крышке 23 отклоняющим блоком 45 и вторым установленным на крышке 23 отклоняющим блоком 47. При расположении в ванне дополнительного отклоняющего блока 49 волокнистая структура прижимается к крышке, установленной на отклоняющих блоках 45, 47, и в то же время также испытывает давление на дополнительный отклоняющий блок 49. Таким образом, в частности, если волокнистая структура представляет собой нетканое, тканое или трикотажное полотно или даже если множество волокон соединены для образования ровинга, матричный материал спрессовывается между волокнами и, при необходимости, газовые подушки, содержащиеся между волокнами, выдавливаются. В результате достигается равномерная и, прежде всего, полная пропитка.
В дополнение к отдельным стержням или вращающимся роликам, как показано на фиг. 2-5, отклоняющий блок 33 также может быть выполнен в виде штампа, имеющего структурированную поверхность. Это проиллюстрировано в качестве примера для отклоняющего устройства с волнообразной поверхностью на фиг. 6. Однако структура поверхности может принимать любую другую форму. Нужно следить, чтобы волокнистая структура не была повреждена структурой поверхности отклоняющего блока 33, выполненного в виде штампа.
Вариант с альтернативной конструкцией капельного узла показан на фиг. 7.
В отличие от вариантов осуществления, показанных на фиг. 2-6, здесь капельный блок не имеет скребков 27, 31 с зацеплением.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 7, блоки отклонения 51, например, в форме стержня или вращающегося ролика предусмотрены в блоке каплеобразования в нижней части 21 и скребках 53, которые регулируются по высоте на крышке 23. Волокнистая структура 1 проходит между отклоняющими блоками 51 и скребками 53, в результате чего волокнистая структура 1 с отклоняющими блоками 51 прижимается к скребкам 53. Скребки 53 могут быть отрегулированы по высоте, так что они могут быть прижаты регулируемым давлением к отклоняющим блокам 51. В результате количество матричного материала в пропитанной волокнистой структуре можно регулировать. Между скребками 53 на крышке установлен дополнительный отклоняющий блок 55. Это гарантирует, что волокнистая структура 1 прижимается к отклоняющим блокам 51, даже если между отклоняющим блоком 51 и скребком 53 имеется
- 6 035695 зазор.
Во всех вариантах осуществления в области промежутков 39, 41, через которые волокнистая структура направляется в устройство или пропитанная волокнистая структура от устройства, возможно обеспечить уплотнительные элементы для герметизации устройства от проникновения окружающего воздуха. Это особенно выгодно, если используемый матричный материал представляет собой полимер или соединение-предшественник полимера, которое химически реагирует с компонентом воздуха, например водой, содержащейся в воздухе. Кроме того, могут быть предусмотрены впуск и слив для продувочного газа для продувки газового пространства над ванной продувочным газом.
Во всех показанных здесь вариантах осуществления устройство для пропитки волокнистой структуры позволяет легко вводить в эксплуатацию. Независимо от того, содержится ли матричный материал в ванне 5 или нет, можно просто поместить волокнистую структуру 1 при открытой крышке 23. При помощи отклоняющих блоков и скребков на крышке 23 волокнистая структура прижимается к соответствующим отклоняющим блокам и скребкам в нижней части 21 и в ванне 5 и, таким образом, идет по заданному пути. Поэтому в устройстве, описанном здесь, не требуется сложная заправка волокнистой структуры или выгрузка матричного материала из ванны для расположения волокнистой структуры вокруг ролика. Простым образом волокнистая структура после открытия крышки 23 может быть снова удалена даже при выключении.
Кроме того, можно простым способом, если необходимо удалить и заменить нижнюю часть 21, либо представить другой матричный материал или, если необходимо, удалить нижнюю часть 21 для очистки или утилизации и заменить ее новой нижней частью 21. Таким образом, также возможно, в частности, продолжать работу устройства, даже если требуется очистить ванну, просто используя новую нижнюю часть во время очистки предыдущей.
Перечень основных условных обозначений:
- волокнистая структура;
- запас;
- ванна;
- гребень;
- пара съемных валиков;
- направляющее кольцо;
- шпиндель;
- элемент конструкции;
- нижняя часть;
- крышка;
- наклонная поверхность;
- скребок;
- рабочая кромка;
- скребок;
- отклоняющий блок;
- первый отклоняющий блок в нижней части 21;
- второй отклоняющий блок в нижней части 21;
- зазор;
- второй зазор;
- съемный валик;
- первый отклоняющий блок, установленный на крышке 23;
- второй отклоняющий блок, установленный на крышке 23;
- дополнительный отклоняющий блок в ванне 5;
- отклоняющий блок.

Claims (14)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Устройство для пропитки волокнистых структур (1) матричным материалом, содержащим нижнюю часть (21), имеющую ванну (5) для приема матричного материала и блок для стекания, отличающееся тем, что блок для стекания содержит по меньшей мере один скребок (27) с рабочей кромкой (29), по которому пропитанная волокнистая структура (1) направляется во время работы, и поверхность (25), которая наклонена в направлении ванны и через которую матричный материал, капающий с волокнистой структуры (1), может возвращаться в ванну (5), и крышку (23), на которой установлен отклоняющий блок (33), предназначенный для вдавливания волокнистой структуры (1) в ванну (5) при установленной крышке (23), причем при установленной крышке (23) зазор (39, 41) образуется соответственно между крышкой (23) и нижней частью (21) на сторонах, через которые волокнистая структура (1) направляется в устройство и выходит из устройства, причем на крышке (23) установлен по меньшей мере один скребок (31), который при установленной крышке (23) прижимает сверху рабочей кромкой к пропитанной волокнистой структуре (1), причем предпочтительно по меньшей мере один скребок (31), установленный на
    - 7 035695 крышке (23), выполнен с возможностью регулирования по высоте.
  2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что скребки (27, 31) на крышке (23) и в нижней части (21) в направлении перемещения волокнистой структуры (1) установлены смещенными относительно друг друга, причем предпочтительно скребки (27, 31) соответственно в нижней части (21) и на крышке (23) имеют такие размеры, что рабочая кромка скребка (31) на крышке (23) является более глубокой, чем рабочая кромка (29) скребка (27) в нижней части (21) устройства.
  3. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что скребки (27, 31) выполнены соответственно из износостойкого металла, износостойкого пластика, керамики или стекла.
  4. 4. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что в нижней части (21) предусмотрен первый отклоняющий блок (35), через который волокнистая структура (1) направляется перед входом в ванну (5).
  5. 5. Устройство по одному из пп.1-4, отличающееся тем, что в нижней части (21) предусмотрен второй отклоняющий блок (37), через который пропитанная волокнистая структура (1) направляется после выхода из ванны (5), причем предпочтительно на крышку (23) установлен съемный валик (43), который прижимает волокнистую структуру (1) ко второму отклоняющему блоку (37) при установленной крышке (23).
  6. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что первый отклоняющий блок (35) и второй отклоняющий блок (37) независимо друг от друга соответственно представляют собой стержень или вращающийся ролик.
  7. 7. Устройство по одному из пп.5 или 6, отличающееся тем, что первый отклоняющий блок (35) и второй отклоняющий блок (37) соответственно независимо друг от друга изготовлены из износостойкого металла, износостойкого пластика, керамики или стекла.
  8. 8. Устройство по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что в зазоре (39), через который волокнистая структура (1) направляется в устройство, и/или в зазоре (41), через который волокнистая структура (1) выходит из устройства, предусмотрена уплотнительная кромка.
  9. 9. Устройство по одному из пп.1-8, отличающееся тем, что отклоняющий узел (33), с помощью которого волокнистая структура (1) вдавливается в ванну (5), содержит по меньшей мере один стержень или по меньшей мере один вращающийся ролик.
  10. 10. Устройство по одному из пп.1-9, отличающееся тем, что оно содержит впуск и слив для продувочного газа.
  11. 11. Способ изготовления армированного волокном элемента (15) конструкции, включающий следующие этапы:
    (a) пропитку волокнистой структуры (1) матричным материалом в устройстве по одному из пп.1-10;
    (b) формование пропитанной волокнистой структуры (1) в элемент (15) конструкции.
  12. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что волокнистая структура (1) содержит ровинги.
  13. 13. Способ по п.11 или 12, отличающийся тем, что волокнистая структура (1) содержит углеродные волокна, стеклянные волокна или арамидные волокна.
  14. 14. Способ по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что матричный материал выбирают из ненасыщенных полиэфирных смол, виниловых эфиров, эпоксидных смол и полиуретанов и их эдуктов.
EA201990547A 2016-08-24 2017-08-04 Устройство и способ пропитки волокнистых структур EA035695B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16185545 2016-08-24
PCT/EP2017/069829 WO2018036790A1 (de) 2016-08-24 2017-08-04 Vorrichtung und verfahren zur imprägnierung von faserstrukturen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201990547A1 EA201990547A1 (ru) 2019-09-30
EA035695B1 true EA035695B1 (ru) 2020-07-27

Family

ID=56802310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201990547A EA035695B1 (ru) 2016-08-24 2017-08-04 Устройство и способ пропитки волокнистых структур

Country Status (16)

Country Link
US (1) US11565442B2 (ru)
EP (1) EP3504051B1 (ru)
JP (1) JP6955817B2 (ru)
KR (1) KR102334915B1 (ru)
CN (1) CN109641404B (ru)
AR (1) AR109398A1 (ru)
AU (1) AU2017314986B2 (ru)
BR (1) BR112019003654B1 (ru)
CA (1) CA3034744A1 (ru)
CL (1) CL2019000470A1 (ru)
DK (1) DK3504051T3 (ru)
EA (1) EA035695B1 (ru)
HU (1) HUE051962T2 (ru)
MX (1) MX2019002208A (ru)
PH (1) PH12019500366A1 (ru)
WO (1) WO2018036790A1 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO344769B1 (no) * 2018-10-05 2020-04-20 Comrod As Apparat og framgangsmåte for å regulere en mengde bindemiddel som følger en tråd
WO2021165354A1 (en) 2020-02-19 2021-08-26 Basf Se Composite pole composed of a bamboo cane as core and a continuous fiber reinforced polymer layer
CN111438967B (zh) * 2020-04-15 2022-02-01 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种长纤维增强热塑性树脂复合材料的成型装置及工艺
WO2022018199A1 (en) 2020-07-22 2022-01-27 Basf Se Device and process for producing composite components comprising at least one wound fiber reinforced polymer layer
US11697244B2 (en) * 2020-08-28 2023-07-11 University Of South Carolina In-line polymerization for customizable composite fiber manufacture in additive manufacturing
WO2022197475A2 (en) * 2021-03-16 2022-09-22 Anderson Group, Ltd Adjustable linear substrate infusion
CN114454381B (zh) * 2022-02-17 2023-02-21 浙江金凤凰电力科技有限公司 一种适用于采用整体拉挤工艺生产超大芯体的浸胶装置
CN117283901B (zh) * 2023-09-28 2024-02-20 山东三泰非金属材料有限公司 一种用于复合材料拉挤工艺的浸胶系统
CN117604691A (zh) * 2023-10-08 2024-02-27 艾利特控股集团有限公司 一种耐磨抗污面料的生产工艺

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB291485A (en) * 1927-01-28 1928-05-29 Dunlop Rubber Co Improvements in or relating to the covering of wire, thread-like and filamentary material and the like with indiarubber, gutta percha, balata or similar materials or compounds thereof and apparatus therefor
US2969579A (en) * 1958-04-04 1961-01-31 Batson Cook Company Apparatus for sizing yarn
US3769126A (en) * 1970-01-30 1973-10-30 Westinghouse Electric Corp Resinous-microsphere-glass fiber composite
US3849154A (en) * 1969-01-07 1974-11-19 Bayer Ag Process for the continuous production of fibre-reinforced polyamide moulding compositions
US4737383A (en) * 1985-11-25 1988-04-12 Matsushita Electric Works, Ltd. Method and apparatus for manufacturing resin-impregnated sheet material
WO2003020657A1 (en) * 2001-08-30 2003-03-13 Owens Corning Apparatus and method for coating continuous material including a hold-down bar
US20120156378A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Neptune Research Inc. Systems, methods, and devices for applying fluid composites to a carrier sheet

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2433965A (en) 1940-08-23 1948-01-06 Upson Co Process and apparatus for making laminated board
US4267007A (en) 1979-03-19 1981-05-12 Kellogg Charles W Winding apparatus for the manufacture of filament-wound, reinforced resinous products
US4570566A (en) * 1982-02-22 1986-02-18 Dayco Corporation Apparatus for producing elastomer-coated bias reinforcement fabric
US4643126A (en) * 1984-11-21 1987-02-17 The Budd Company Method and apparatus for impregnating fiber strands
JPH0675868B2 (ja) 1986-09-04 1994-09-28 住友電気工業株式会社 繊維束への樹脂連続含浸装置
US4919739A (en) * 1986-11-07 1990-04-24 Basf Aktiengesellschaft Production of improved preimpregnated material comprising a particulate thermosetting resin suitable for use in the formation of a substantially void-free fiber-reinforced composite article
FR2630967B1 (fr) 1988-05-09 1993-12-10 Atochem Procede de fabrication de resines thermoplastiques renforcees de fibres longues
FI91373C (fi) 1989-07-14 1994-06-27 Neste Oy Menetelmä ja laite jatkuvan kuitukimpun imeyttämiseksi
JPH0620745B2 (ja) * 1990-02-28 1994-03-23 株式会社タクマ ワニス含浸方法及びその装置
JP2855365B2 (ja) 1990-10-12 1999-02-10 旭エンジニアリング株式会社 連続真空含浸装置
JP2826026B2 (ja) 1992-12-04 1998-11-18 富士電気化学株式会社 ドクタブレードの高さ位置調節方法及びその装置
US5747075A (en) 1995-06-07 1998-05-05 Owens-Corning Fiberglas Technology Inc. Apparatus for resin ipregnated pultrusion
JPH1024413A (ja) * 1996-07-10 1998-01-27 Takuma Co Ltd 樹脂含浸量調整方法及びその装置
US5766357A (en) 1996-09-19 1998-06-16 Alliant Techsystems Inc. Apparatus for fiber impregnation
US7413623B2 (en) 2005-02-04 2008-08-19 Rse Industries, Inc. Apparatus for resin-impregnation of fibers for filament winding
CN1919587A (zh) 2005-08-25 2007-02-28 深圳市海川实业股份有限公司 一种增加纤维增强树脂拉挤型材横向强度的方法及其产品
CA2529523A1 (en) 2005-12-02 2007-06-02 Resin Systems Inc. Wet out box for fibre wetting and method of use of the same
JP5527671B2 (ja) * 2009-07-14 2014-06-18 川崎重工業株式会社 ファイバー電池及びその製造方法、ファイバー電極及びファイバー電池の製造設備
CN103547439A (zh) * 2011-04-12 2014-01-29 提克纳有限责任公司 用于浸渍纤维粗纱的模具和方法
JP6141259B2 (ja) * 2011-04-29 2017-06-07 ティコナ・エルエルシー 張力調整装置を備えた含浸セクション及び繊維ロービングを含浸するための方法
CN103700810A (zh) * 2013-12-27 2014-04-02 安徽亿诺新能源有限责任公司 锂二次电池的负极电极制备工艺
CN105415697A (zh) * 2015-12-08 2016-03-23 武汉泰普变压器开关有限公司 用于制备纤维树脂棒的设备及工艺
ITUA20163921A1 (it) * 2016-05-30 2017-11-30 Mayer Textilmaschf Apparecchiatura multifunzionale per la tintura in continuo di catene di ordito per tessuti.

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB291485A (en) * 1927-01-28 1928-05-29 Dunlop Rubber Co Improvements in or relating to the covering of wire, thread-like and filamentary material and the like with indiarubber, gutta percha, balata or similar materials or compounds thereof and apparatus therefor
US2969579A (en) * 1958-04-04 1961-01-31 Batson Cook Company Apparatus for sizing yarn
US3849154A (en) * 1969-01-07 1974-11-19 Bayer Ag Process for the continuous production of fibre-reinforced polyamide moulding compositions
US3769126A (en) * 1970-01-30 1973-10-30 Westinghouse Electric Corp Resinous-microsphere-glass fiber composite
US4737383A (en) * 1985-11-25 1988-04-12 Matsushita Electric Works, Ltd. Method and apparatus for manufacturing resin-impregnated sheet material
WO2003020657A1 (en) * 2001-08-30 2003-03-13 Owens Corning Apparatus and method for coating continuous material including a hold-down bar
US20120156378A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Neptune Research Inc. Systems, methods, and devices for applying fluid composites to a carrier sheet

Also Published As

Publication number Publication date
BR112019003654B1 (pt) 2022-11-29
EA201990547A1 (ru) 2019-09-30
EP3504051B1 (de) 2020-10-07
DK3504051T3 (da) 2021-01-11
AU2017314986A1 (en) 2019-03-14
AU2017314986B2 (en) 2023-02-23
WO2018036790A1 (de) 2018-03-01
MX2019002208A (es) 2019-07-15
BR112019003654A2 (pt) 2019-05-21
CN109641404A (zh) 2019-04-16
US11565442B2 (en) 2023-01-31
KR102334915B1 (ko) 2021-12-07
KR20190045233A (ko) 2019-05-02
JP2019526471A (ja) 2019-09-19
EP3504051A1 (de) 2019-07-03
CN109641404B (zh) 2021-08-17
AR109398A1 (es) 2018-11-28
HUE051962T2 (hu) 2021-04-28
JP6955817B2 (ja) 2021-10-27
CA3034744A1 (en) 2018-03-01
CL2019000470A1 (es) 2019-05-10
US20190176365A1 (en) 2019-06-13
PH12019500366A1 (en) 2019-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA035695B1 (ru) Устройство и способ пропитки волокнистых структур
CN111148612B (zh) 用于浸渍具有确定的纤维体积含量的纤维的设备
KR101506555B1 (ko) 여과 장치
US9637849B2 (en) Device and method for the treatment, in particular electrolysis or cleaning, of endless fibers, threads or webs of fabric
JP2018501376A (ja) 繊維複合材料を製造する方法および装置
CN103061060B (zh) 用液体润湿货物带的装置
KR101111965B1 (ko) 필라멘트 와인딩 장치
CN111212714B (zh) 用聚合物熔体浸渍纤维束的装置和方法
ITUA20164038A1 (it) Apparecchiatura per l'impregnazione di tessuti
JP2007331285A (ja) 樹脂含浸長繊維の製造方法および含浸用ダイス
KR102162865B1 (ko) 연속섬유강화 복합재료 제조시스템의 효율 향상을 위한 섬유 광폭화 장치
WO2019012374A1 (en) APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING RETICULAR BODIES OF COMPOSITE MATERIAL
JP5489941B2 (ja) 高圧蒸気噴出ノズルと同噴出ノズルを使った繊維シート状物の加工方法
WO2005118265A1 (ja) 長繊維強化樹脂構造体用冷却槽及び該構造体の製造方法
ITBO20000301A1 (it) Metodo e dispositivo a spazzola rotante per la pulizia dei cilindri delle macchine da stampa .
KR830002847B1 (ko) 액체침투상의 대상직포를 직포의 폭방향으로 수평하게 향하여 연속적으로 처리하기 위한 장치
KR20230148638A (ko) 열가소성 수지 함침 보강사 제조장치
KR960002949B1 (ko) 가류고무 표면에 접착되는 직조물 제조방법 및 접착제 도포장치
IT201900009648A1 (it) Gruppo di trattamento provvisto di una vasca per il trattamento di un nastro di tessuto
CN111417750A (zh) 一种处理织物的机器，特别是用于浸染绳状织物
JPS63132008A (ja) 繊維束への樹脂含浸方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG TJ TM