FI20185184A1 - Menetelmä komposiittituotteen lujittamiseksi - Google Patents

Menetelmä komposiittituotteen lujittamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI20185184A1
FI20185184A1 FI20185184A FI20185184A FI20185184A1 FI 20185184 A1 FI20185184 A1 FI 20185184A1 FI 20185184 A FI20185184 A FI 20185184A FI 20185184 A FI20185184 A FI 20185184A FI 20185184 A1 FI20185184 A1 FI 20185184A1
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
composite product
vacuum
liquid
heat transfer
transfer fluid
Prior art date
Application number
FI20185184A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Inventor
Veikko Raivio
Original Assignee
Fibrego Oy
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 Fibrego Oy filed Critical Fibrego Oy
Priority to FI20185184A priority Critical patent/FI20185184A1/fi
Priority to EP19760693.2A priority patent/EP3758904A4/en
Priority to PCT/FI2019/050143 priority patent/WO2019166691A1/en
Publication of FI20185184A1 publication Critical patent/FI20185184A1/fi

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
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/0227—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould using pressure vessels, e.g. autoclaves, vulcanising pans
    • 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
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/0244—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould using fluidised bed
    • 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
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/04—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould using liquids, gas or steam
    • B29C35/041—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould using liquids, gas or steam using liquids
    • 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
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/16—Cooling
    • 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
    • B29C37/00—Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C37/006—Degassing moulding material or draining off gas during moulding
    • B29C37/0064—Degassing moulding material or draining off gas during moulding of reinforced material
    • 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
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/10—Isostatic pressing, i.e. using non-rigid pressure-exerting members against rigid parts or dies
    • 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
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/52—Heating or cooling
    • 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
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/56—Compression moulding under special conditions, e.g. vacuum
    • 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
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • 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
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/342—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using isostatic pressure
    • 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
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
    • 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
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/16—Cooling
    • B29C2035/1616—Cooling using liquids
    • 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
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/56—Compression moulding under special conditions, e.g. vacuum
    • B29C2043/561—Compression moulding under special conditions, e.g. vacuum under vacuum conditions
    • B29C2043/562—Compression moulding under special conditions, e.g. vacuum under vacuum conditions combined with isostatic pressure, e.g. pressurising fluids, gases
    • 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
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/56—Compression moulding under special conditions, e.g. vacuum
    • B29C2043/567—Compression moulding under special conditions, e.g. vacuum in a liquid, i.e. the moulded parts being embedded in liquid
    • 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
    • B29C2791/00—Shaping characteristics in general
    • B29C2791/004—Shaping under special conditions
    • B29C2791/006—Using vacuum
    • 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
    • B29C2791/00—Shaping characteristics in general
    • B29C2791/004—Shaping under special conditions
    • B29C2791/007—Using fluid under pressure
    • 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
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/0227—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould using pressure vessels, e.g. autoclaves, vulcanising pans
    • B29C35/0238—Presses provided with pressure vessels, e.g. steam chambers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Keksinnön kohteena on menetelmä komposiittituotteen lujittamiseksi, jossa menetelmässä kombinaatio, joka käsittää vähintään muotin (1) ja sitä vasten asetetun komposiittituotteen (2), upotetaan astiassa (10) olevaan nesteeseen (11), mainitun kombinaation upotussyvyys/-syvyydet (d) nesteen (11) pinnasta (11.1) mitattuna valitaan siten, että saavutetaan halutun suuruinen komposiittituotteen pintaan (2.1) vaikuttava hydrostaattinen paine, jonka suuruus pidetään vakiona tietyn ajan tai jonka suuruutta muutetaan upotuksen aikana upotussyvyyttä (d) muuttamalla, ja mainittua kombinaatiota pidetään nesteeseen (11) upotettuna tietty edullinen ajanjakso komposiittituotteen (2) lujittamiseksi. Keksinnön toisessa sovelluksessa mainittu kombinaatio ympäröidään ennen sen nesteeseen (11) upottamista kaasutiiviillä kalvolla (3) ja kalvon sisäpuolelle johdetaan kalvon lävistävä alipainekanava (8) joka yhdistetään alipaineyksikköön (15), kalvon (3) sisäpuolelle muodostetaan alipaine alipaineyksikön (15) avulla ja alipainekanavan (8) välityksellä ja kalvolla (3) ympäröityä komposiittituotetta (2) pidetään alipaineen vaikutuksen alaisena komposiittituotteen upotusaika tai osa tästä ajasta komposiittituotteen lujittamiseksi.

Description

MENETELMÄ KOMPOSIITTITUOTTEEN LUJITTAMISEKSI
20185184 PRH 27-02- 2018
Tämän keksinnön kohteena on menetelmä komposiittituotteen lujittamiseksi, jossa menetelmässä muottia vasten asetettu komposiittituote sovitetaan astiaan, jossa kom5 posiittituotteen pintaan kohdistetaan ylipaine.
Komposiittituotteen lujittaminen voi tarkoittaa esim, sen kovettamista, jälkikovettamista, tiiviyden lisäämistä tai muuta lujuutta parantavaa käsittelyä. Osa komposiittien valmistuksessa käytettävistä hartseista vaatii loppukovetuksen lämpökäsittelyllä ja/tai 10 ylipaineella.
Keksintöä käytetään erilaisten muotin avulla muotoiltavien komposiittituotteiden rakenteiden lujittamiseen. Tällaiset komposiittituotteet voivat olla esim, kuidusta ja hartsista muodostettavat osat tai kumikomposiittiosat jne. Niiden käyttökohteita voivat 15 olla esim, autot ja ilma-alukset, urheiluvälineet, elektroniikkateollisuuden osat, rakennuselementit jne.
On tunnettua, että muodostettaessa korkean lujuuden omaavia komposiittituotteita, niitä käsitellään ylipaineella ja normaalia huoneenlämpöä korkeammilla lämpötiloilla. 20 Tällainen käsittely suoritetaan tunnetusti autoklaavilla. Tarkoitukseen sopiva autoklaavi on kannella tai ovella ilmatiiviisti suljettava paineastia, jossa komposiittituotetta kuumennetaan tavallisesti höyryllä. Käsittelyn tarkoituksena on tiettyjen tuotteessa tapahtuvien reaktioiden nopeuttaminen ja tehostaminen.
Edellä kuvattua tunnettua tekniikkaa käytetään hyvin yleisesti komposiittituotteiden lujittamisessa. Puolivalmisteet tai lähes lopullisessa muodossaan oleva komposiittituote ja sen muotti suljetaan autoklaaviin, sen sisälle tuotetaan ylipaine ja sisätilan lämpötila nostetaan esim, vähän yli 100 °C:een. Autoklaavin sisällä vallitseva paineja lämpötila vaikuttavat komposiittituotteeseen mm. siten, että tuote puristuu muottia 30 vasten ja tuotteessa olevat tietyt aineosat muuttavat kuumentuessaan olomuotoaan tai irtoavat siitä. Tämän seurauksena tuotteesta poistuu ilmaa ja muita haitallisia aineita ja tuotteen lujuusarvot paranevat. Komposiittituote voi myös saada käsittelyssä lopullisen tarkan muotonsa.
20185184 PRH 27-02- 2018
Edellä esitettyä tunnettua tekniikkaa toteutettaessa autoklaavin koko tulee sovittaa siinä käsiteltävän komposiittituotteen kokoon sopivaksi. Autoklaaveissa käytettävät ylipaineet ovat tyypillisesti yhdestä barista ylöspäin ja lämpötilat 121- 123 °C.
Tunnetun tekniikan suurimpana epäkohtana voidaan pitää sitä, että se asettaa rajoituksen sen avulla käsiteltävän komposiittituotteen koolle. Mitä isompi tuote on, sitä isompi autoklaavi tarvitaan. Autoklaavi on paineastia ja suurikokoisen, turvallisen autoklaavin valmistuskustannukset ovat hyvin korkeat. Samoin sen ylläpitokustannukset, 10 kuten esimerkiksi energiakustannukset, tarkastus- ja valvontakulut kasvavat voimakkaasti koon kasvaessa. Paineastian tulee täyttää paineastia-asetuksen korkealle asettamat turvallisuusvaatimukset mm. moninkertaisten lujuusvaatimuksien osalta. Autoklaavin usein avattavan kannen/oven turvallinen rakenne monimutkaistaa laitteen rakennetta. Autoklaavin käyttöön liittyy aina myös turvallisuusriski.
Mitä korkeampaa painetta autoklaavissa halutaan käyttää, sitä suurempia riskejä joudutaan ottamaan ja sitä suuremmat kustannukset joudutaan hyväksymään.
Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen menetelmä komposiittituot20 teen lujittamiseksi jolla vältetään tunnetussa tekniikassa esiintyviä haittoja. Keksinnönmukaiselle ratkaisulle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnön mukaisella menetelmällä on useita merkittäviä etuja tunnettuun tekniik25 kaan nähden. Keksinnönmukaisessa menetelmässä käytettävät laitteet ovat rakenteeltaan hyvin yksinkertaisia sekä edullisia rakentaa ja ylläpitää. Niillä voidaan käsitellä myös erittäin kookkaita komposiittituotteita ja niiden käytössä ei ole räjähdysvaaraa.
Eräs merkittävä etu keksinnön käytössä saavutetaan siinä, että keksinnönmukaiseen 30 menetelmään voidaan liittää helposti myös muita sellaisia komposiittituotetta lujittavia toimenpiteitä, joiden yhdistäminen autoklaavikäsittelyyn on hankalaa.
20185184 PRH 27-02- 2018
Yhteenvetona keksinnön eduista voidaan sanoa, että sillä voidaan valmistaa korkean lujuuden omaavia komposiittituotteita lähes vaarattomasti tuotteiden fyysistä kokoa rajoittamatta.
Termi ”lämmönsiirtoneste” käsittää myös aineen, jolla siirretään kylmää.
Keksintöä kuvataan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1, esittää erästä keksinnönmukaisessa menetelmässä käytettävää laitteistoa, kuvio 2, esittää tarkemmin laitetta, jossa komposiittituotetta käsitellään, kuvio 3, esittää erästä tapaa keksinnönmukaisen menetelmän suorittamiseksi kuvion 1 mukaisella laitteistolla,
Seuraavassa selitetään keksinnönmukaisen menetelmän eräs edullinen toteutustapa ja siinä käytettävän laitteiston toiminta edellä mainittuihin kuvioihin viittaamalla.
Kuviossa 1 on kuvattu eräs laitteisto keksinnönmukaisen menetelmän suorittamiseksi. Laitteistoon kuuluu syvä astia 10, joka on sen yläpäästä 10.1 avoin. Astia on täytetty nesteellä 11, joka on tässä esimerkissä vettä. Nesteen pinnan 11.1 yläpuolella on nostolaitteeseen 12 kiinnitetty käsittely-yksikkö 13, jota on kuvattu tarkemmin kuviossa 20 2. Käsittely-yksikössä 13 on sisimmäisenä muotti 1 ja muotin ympärille on sovitettu komposiittituote 2, joka käsittää tässä esimerkissä kuitutangot ja hartsin. Komposiittituote on ympäröity kaasutiiviillä kalvolla 3 ja muotin, komposiittituotteen ja kalvon ympärille on sovitettu painetta läpäisevä lämpöeriste 4 siten, että komposiittituotteen ja lämpöeristeen väliin jää suljettu tila 5. Tilaan 5 on johdettu lämpöeristeen 4 läpi 25 lämmönsiirtonesteen 6 syöttökanava 7a ja poistokanava 7b ja kalvon 3 sisäpuolelle on johdettu lämpöeristeen ja mainitun kalvon läpäisevä alipainekanava 8. Syöttökanava 7a, poistokanava 7b ja alipainekanava 8 ovat tässä esimerkissä joustavia letkuja. Syöttö- ja poistokanava 7a, 7b on yhdistetty lämmönsiirtonesteen syöttöyksikköön 14 ja alipainekanava 8 on yhdistetty alipaineyksikköön 15.
Keksinnönmukainen menetelmä toimii yllä kuvattua laitteistoa käytettäessä seuraavasti: käsittely-yksikkö 13 upotetaan astiassa 10 olevaan nesteeseen 11 tietylle syvyydelle nesteen pinnasta 11.1, jolloin tila 5 täyttyy lämpöeristeen 4 läpi siihen virtaavasta nesteestä ja komposiittituotteen 2 pintaan 2.1 kohdistuu hydrostaattinen paine, jonka suu4
20185184 PRH 27-02- 2018 ruus on riippuvainen komposiittituotteen upotussyvyydestä d. Kuvion 3 mukaisessa tilanteessa neste 11 on vettä ja komposiittituotteen upotussyvyys d on keskimäärin 10 metriä, jolloin komposiittikappaleen pintaan 2.1 kohdistuva ylipaine on noin 1 bar (100 KPa). Komposiittituote painuu ylipaineen vaikutuksesta muottia vasten ja tuot5 teessä olevat tietyt aineosat, kuten esim, ilmakuplissa oleva ilma, puristuvat sen pinnalle. Samanaikaisesti kun hydrostaattisen paine vaikuttaa komposiittituotteeseen, käynnistetään alipaineyksikkö 15, jolloin alipainekanavaan 8 ja kalvon 3 sisäpuolelle syntyy alipaineyksikössä aikaansaatu alipaine. Komposiittituotteen pintaan 2.1 nousseet ja nousevat epäedulliset aineosat, kuten esim, ilma siirtyvät alipainekanavan 8 10 kautta pois komposiittituotteesta 2. Alipaine myös tehostaa epäedullisten aineosien siirtymistä pois komposiittituotteen materiaalista. Tämän seurauksena tuotteesta poistuu kaasuja ja muita haitallisia aineita, tuote tiivistyy ja tuotteen lujuusarvot paranevat.
Yllä mainittujen toimenpiteiden lisäksi voidaan kuvion 3 mukaisesti syöttöyksikön 14 15 avulla ja syöttökanavan 7a ja poistokanavan 7b kautta kierrättää nestettä 11 korkeammassa lämpötilassa olevaa lämmönsiirtonestettä 6 tilaan 5 ja sieltä pois. Kun lämmönsiirtoneste luovuttaa lämpöenergiaa tilassa 5, niin komposiittituotteen 2 lämpötila kohoaa. Lämpöeriste 4 estää lämpöenergian siirtymistä käsittely-yksikön 13 ulkopuolelle.
Edellä mainitulla tavalla kierrätettävää lämmönsiirtonestettä 6 voidaan hyödyntää eräässä toisessa esillä olevan keksinnön sovelluksessa siten, että se saatetaan ennen syöttökanavaan 7a syöttämistä nesteen 11 lämpötilaa matalampaan lämpötilaan, jolloin komposiittituotteelle 2 suoritetaan lämmönsiirtonesteen avulla kylmäkäsittely yh25 dessä painekäsittelyn kanssa. Lämpöeristeen 4 tehtävänä on tällöin hidastaa lämpöenergian siirtymistä nesteestä 11 lämmönsiirtonesteeseen 6, eli estää lämmönsiirtonestettä lämpenemästä. Kylmennys on eräs sinänsä tunnettu keino komposiittituotteen kovettamiseksi ja/tai lujittamiseksi. Termi ”lämmönsiirtoneste” käsittää siis tässä asiakirjassa myös aineen, jolla siirretään lämmön sijasta kylmää käsittely-yksikköön 30 13.
Kun toteutetaan kaikki edellä esitetyt toimenpiteet joko samanaikaisesti, vuorotellen tai osittain vuorotellen, niin komposiittituotteeseen 2 kohdistuva ylipaine, kalvon 3 si
20185184 PRH 27-02- 2018 säpuolinen alipaine ja lämpö- ja/tai kylmäkäsittely saavat yhdessä aikaan komposiittituotetta tiivistävän, lujittavan ja kovettavan yhteisvaikutuksen.
Keksintöä voidaan soveltaa edellä esitetystä poiketen myös siten, että komposiittituot5 teelle 2 suoritetaan vain edellä mainittu ylipainekäsittely, jolloin nesteeseen 11 upotetaan muotin 1 ja komposiittituotteen 2 muodostama kombinaatio sellaisenaan tai käsittely-yksikköön 13 sijoitettuna.
Keksintöä voidaan soveltaa myös siten, että komposiittituotteelle 2 suoritetaan maini10 tut ylipaine- ja alipainekäsittelyt, mutta ei lämpö- tai kylmäkäsittelyä. Tällöin nesteeseen 11 upotetaan muotin 1, komposiittituotteen 2 ja kalvon 3 muodostama kombinaatio sellaisenaan tai käsittely-yksikköön 13 sijoitettuna.
Keksintöä voidaan soveltaa myös siten, että komposiittituotteelle 2 suoritetaan maini15 tut ylipaine- ja lämpö- ja/tai kylmäkäsittelyt, mutta ei alipainekäsittelyä. Tällöin nesteeseen 11 upotetaan käsittely-yksikkö 13, jonka sisällä on vähintään muotin 1 ja komposiittituotteen 2 muodostama kombinaatio.
Keksinnönmukaisessa menetelmässä käytettävä laitteisto voidaan sovittaa haluttaessa 20 aina suoritettaviin menetelmävaiheisiin sopivaksi.
Yllä esitettyjä ylipaine-, alipaine- ja lämpö- tai kylmäkäsittelyjä voidaan siis suorittaa keksinnönmukaisessa menetelmässä samanaikaisesti, vuorotellen, jaksoittain tai asteittain. Komposiittituotteeseen 2 kohdistuvaa painetta voidaan muuttaa käsittelyn aikana 25 muuttamalla upotussyvyyttä d ja komposiittituotteeseen kohdistuvaa lämmitys/kylmennysvaikutusta voidaan muuttaa muuttamalla syöttökanavaan 7a syötettävän lämmönsiirtonesteen 6 lämpötilaa.
Komposiittituotteelle 2 suoritettavan ylipainekäsittelyn kestoaika voi olla esillä olevaa 30 keksintöä sovellettaessa esimerkiksi 1- 2 tunti tai 1- 5 tuntia, mutta sen kestoa ei kuitenkaan rajoiteta keksintöä käytettäessä vain näihin aikahaarukoihin. Alipaine ja/tai lämpö-Zkylmäkäsittely voi kestää koko ylipainekäsittelyn ajan tai vain osan siitä.
20185184 PRH 27-02- 2018
Keksinnössä käytettävä neste 11 voi olla vettä tai sekoitusta jossa on vettä ja jotain muuta ainetta, kuten esim, kylmäainetta. Nesteen 11 aiheuttama hydrostaattinen paine on tunnetusti suoraan verrannollinen upotussyvyyteen d ja nesteen tiheyteen.
Esimerkkinä keksinnönmukaisessa menetelmässä käytettävistä edullisista upotussyvyyksistä d voidaan mainita 10- 50 metriä, jolloin hydrostaattiseksi paineeksi muodostuu n. 1- 5 baria, kun neste 11 on vettä.
Astia 10 voidaan toteuttaa esim, torni- tai kaivorakenteisena ja sen toteutuksessa voi10 daan hyödyntää maaston korkeuseroja. Astia 10 voi olla myös luonnonvesiallas, kuten järvi tai meri. Kun käytetään edellä mainittua luonnonvesiallasta astiana 10, voidaan komposiittituotteen 2 upotus suorittaa esim, aluksesta, jolloin on helppo toteuttaa hyvinkin suuri upotussyvyys d. Näillä edellä mainituilla ratkaisuilla voidaan päästä edullisesti jopa yli sadan metrin upotussyvyyksiin d.
Kalvo 3 voi olla alipainepussi tai joustava ruiskuttamalla valmistettava kalvo, joka sopii erityisesti muodoiltaan monimutkaisille komposiittituotteille 2. Kalvolle 3 on ominaista, että se on kaasutiivis. Kalvo voidaan toteuttaa monella tunnetulla tavalla.
Lämmönsiirtonesteenä 6 voidaan käyttää esim. Globaltherm-tuotteita, joiden käyttölämpötilat ovat tuotteesta riippuen -90 °C (Globaltherm C) - 600 °C (Globaltherm Omnistore MS-600). Muita vaihtoehtoja ovat mm. vesi ja erilaiset öljyt ja niiden sekoitukset. Lämmönsiirtonesteeksi 6 voidaan valita saatavilla olevista vaihtoehdoista myrkytön ja palamaton vaihtoehto. Lämmönsiirtonesteen lämpötila voi olla sitä syö25 tettäessä esim. -90- +600 °C. Lämmönsiirtonesteen lämpötila voidaan valita aina tapauskohtaisesti sopivaksi.
Syöttöyksikkö 14 voi olla varustettu lämmönsiirtonesteen 6 lämmitys- tai kylmennyslaitteella tai lämmönsiirtonesteen lämmitys/kylmennys voidaan suorittaa toisaalla ole30 vassa laitteessa, josta se johdetaan tietyssä lämpötilassa syöttöyksikköön 14 ja johon se johdetaan syöttö yksiköstä takaisin sen kierrettyä tilassa 5.
Kaikkiin edellä mainittuihin keksinnönmukaisen menetelmän toteutusmuotoihin voidaan yhdistää komposiittituotteen 2 rotaatio, jolla varmistetaan paineen ja muiden
20185184 PRH 27-02- 2018 efektien tasainen vaikutus sen eri osiin. Rotaatio voidaan toteuttaa esim, pyörittämällä käsittely-yksikköä 13 vaakatasossa edestakaisin.
Lämpöeriste 4 voidaan toteuttaa erillisenä kotelorakenteena, kuten yllä olevissa esi5 merkeissä on esitetty, tai se voidaan liittää muotin 1 yhteyteen. Sille on tunnusomaista että se läpäisee hydrostaattista painetta, estää lämpöenergian siirtymistä sen uiko- tai sisäpuolelle ja että sen ja komposiittituotteen 2 väliin muodostuu tila 5 lämmönsiirtonestettä 6 varten. Esimerkkinä muotin 1 yhteyteen sovitetusta lämpöeristeestä voidaan mainita muottiin kiinnitetty joustava tai jäykkä lämpöeristekerros, jonka sisäpuoli) lella oleva tila 5 on ainakin osalle komposiittituotteen 2 pintaa 2.1 ulottuva onkalo/ onkalot.
Alipaineyksikkö 15, joka tuottaa alipaineen alipainekanavaan ja edelleen kalvon 3 sisäpuolelle, on esim, imuri.
Paineen, alipaineen ja lämpötilamuutosten vaikutuksia komposiittituotteeseen 2 voidaan valvoa prosessin aikana esim, paine- ja lämpötila-anturoilla sekä infrapunasensoreilla ja kameroilla. Valvontaan voidaan sovittaa tarvittaessa myös muita tunnetun tekniikan mukaisia valvontalaitteita ja menetelmiä. Saatujen valvontatulosten perus20 teella prosessia voidaan säätää halutulla tavalla joko manuaalisesti tai automaattisesti.
Automaattisäädön toteutuksessa voidaan käyttää apuna tietokonetta tai vastaavaa tietojenkäsittelylaitetta.
On huomattava, että vaikka tässä selityksessä on pitäydytty yhdentyyppisessä keksin25 nölle edullisessa toteuttamisesimerkissä, niin tällä ei kuitenkaan haluta mitenkään rajoittaa keksinnön käyttöä vain tämän tyyppistä esimerkkiä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (15)

  1. Patenttivaatimukset
    1. Menetelmä komposiittituotteen lujittamiseksi, jossa menetelmässä muottia vasten asetettu komposiittituote sovitetaan astiaan, jossa komposiittituotteen pintaan
    5 kohdistetaan ylipaine tunnettu siitä, että
    a. kombinaatio, joka käsittää vähintään muotin (1) ja komposiittituotteen (2), upotetaan astiassa (10) olevaan nesteeseen (11),
    b. mainitun kombinaation upotussyvyys/-syvyydet (d) nesteen (11) pinnasta (11.1) mitattuna valitaan siten, että saavutetaan halutun suuruinen komposiit-
    10 tituotteen pintaan (2.1) vaikuttava hydrostaattinen paine, jonka suuruus pidetään vakiona tietyn ajan tai jonka suuruutta muutetaan upotuksen aikana upotussyvyyttä (d) muuttamalla,
    c. mainittua kombinaatiota pidetään nesteeseen (11) upotettuna tietty edullinen ajanjakso komposiittituotteen (2) lujittamiseksi.
  2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että
    a. mainittu kombinaatio ympäröidään ennen sen nesteeseen (11) upottamista kaasutiiviillä kalvolla (3) ja kalvon sisäpuolelle johdetaan kalvon lävistävä alipainekanava (8) joka yhdistetään alipaineyksikköön (15),
    20 b. kalvon (3) sisäpuolelle muodostetaan alipaine alipaineyksikön (15) avulla ja alipainekanavan (8) välityksellä,
    c. kalvolla (3) ympäröityä komposiittituotetta (2) pidetään alipaineen vaikutuksen alaisena komposiittituotteen upotusaika tai osa tästä ajasta komposiittituotteen lujittamiseksi.
  3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että:
    a. muotin (1) ja komposiittituotteen (2) tai muotin (1), komposiittituotteen (2) ja kalvon (3) muodostaman kombinaation ympärille sovitetaan painetta läpäisevä lämpöeriste (4) siten, että komposiittituotteen ja lämpöeristeen väliin
    30 muodostuu suljettu tila (5),
    b. tilaan (5) johdetaan lämpöeristeen (4) läpi lämmönsiirtonesteen (9) syöttökanava (7a) ja poistokanava (7b), jotka yhdistetään lämmönsiirtonesteen syöttöyksikköön (14),
    20185184 PRH 27-02- 2018
    c. tilan (5) kautta kierrätetään mainittujen kanavien välityksellä nestettä (11) korkeammassa tai matalammassa lämpötilassa olevaa lämmönsiirtonestettä (6) komposiittituotteen (1) lämpötilan nostamiseksi tai alentamiseksi.
  4. 4. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että komposiittituotteen (2) upotussyvyyttä (d) muutetaan upotuksen aikana.
  5. 5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että lämmönsiirtonestettä (6) kierrätetään tilan (5) kautta koko upotuksen ajan tai osan siitä.
  6. 6. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neste (11) on vettä, veden ja kylmäaineen sekoitusta tai muuta olosuhteisiin sopivaa nestettä.
  7. 7. Jonkun patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että upotussyvyys (d) on 10-100 metriä.
  8. 8. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että upotusaika on 1- 5 tuntia.
  9. 9. Jonkun patenttivaatimuksista 2- 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalvo (3) on muovipussi tai ruiskuttamalla komposiittituotteen (2) pinnalle koostettu muovikalvo.
  10. 10. Jonkun patenttivaatimuksista 2- 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alipaineyksikkö (15) on imuri.
  11. 11. Jonkun patenttivaatimuksista 3- 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpöeriste (4) muodostaa erillisen kotelon tai se on sovitetaan muotin yhteyteen.
  12. 12. Jonkun patenttivaatimuksista 3- 11 mukainen menetelmä, tunnettu suta, että lämmönsiirtoneste (6) on Globaltherm C, Globaltherm Omnistore MS-600 tai joku muu Globaltherm-tuote tai vesi tai öljy tai joku edellä mainittujen sekoitus.
    ίο
  13. 13. Jonkun patenttivaatimuksista 3- 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttökanava (7a), poistokanava (7b) ja alipainekanava (8) ovat joustavia letkuja.
  14. 14. Jonkun patenttivaatimuksista 3- 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että
    5 syöttöyksikkö (14) käsittää lämmönsiirtonesteen (6) lämmitys ja/tai kylmennyslaitteet.
  15. 15. Jonkun patenttivaatimuksista 3- 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönsiirtonesteen (6) lämpötila on -90 °C - +600 °C.
FI20185184A 2018-02-27 2018-02-27 Menetelmä komposiittituotteen lujittamiseksi FI20185184A1 (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185184A FI20185184A1 (fi) 2018-02-27 2018-02-27 Menetelmä komposiittituotteen lujittamiseksi
EP19760693.2A EP3758904A4 (en) 2018-02-27 2019-02-22 PROCESS FOR REINFORCEMENT OF A COMPOSITE PRODUCT
PCT/FI2019/050143 WO2019166691A1 (en) 2018-02-27 2019-02-22 A method for reinforcement of a composite product

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185184A FI20185184A1 (fi) 2018-02-27 2018-02-27 Menetelmä komposiittituotteen lujittamiseksi

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FI20185184A1 true FI20185184A1 (fi) 2019-08-28

Family

ID=67805170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20185184A FI20185184A1 (fi) 2018-02-27 2018-02-27 Menetelmä komposiittituotteen lujittamiseksi

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3758904A4 (fi)
FI (1) FI20185184A1 (fi)
WO (1) WO2019166691A1 (fi)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021213010B4 (de) * 2021-11-18 2023-06-15 Ipu Ingenieurgesellschaft Braunschweig Mbh Verfahren zur formwerkzeugfreien Herstellung eines reliefierten Bauteils und reliefiertes Bauteil

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4264556A (en) * 1979-08-27 1981-04-28 Kaplesh Kumar Thermal isostatic densifying method and apparatus
US5051226A (en) * 1989-09-18 1991-09-24 The Boeing Company Method of curing composite parts
US6537483B1 (en) * 1999-02-05 2003-03-25 The B. F. Goodrich Company Pressure equalized vacuum resin infusion process
GB0702601D0 (en) * 2007-02-09 2007-03-21 Airbus Uk Ltd Method and apparatus for curing a thermosetting material
US10315341B2 (en) 2014-09-23 2019-06-11 The Boeing Company Systems and methods for curing composite structures

Also Published As

Publication number Publication date
EP3758904A4 (en) 2021-12-01
WO2019166691A1 (en) 2019-09-06
EP3758904A1 (en) 2021-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2784309T3 (es) Sistema y método de recubrimiento de protección de infusión de resina asistido por vacío para rotor de motor de imán permanente
TWI254650B (en) Method and device for manufacturing hollow fiber film module
US4311735A (en) Impregnation of porous articles
KR100220020B1 (ko) 함침물질로 구조부재를 주조하는 방법
JP5060791B2 (ja) 木材の乾燥方法、木材への薬剤浸透方法及び乾燥装置
FI20185184A1 (fi) Menetelmä komposiittituotteen lujittamiseksi
CN106714943B (zh) 中空纤维膜组件及其制造方法
FI3635088T3 (fi) Ruoansulatuskanavan osion simulointijärjestelmä, sen osiot ja menetelmä
KR20210069046A (ko) 섬유-보강형 복합체 부품을 생산하기 위한 주입 장치 및 방법
US8623465B2 (en) Coat film forming method and coat film forming apparatus
CA1077661A (en) Recapping method
US3634099A (en) Control of hydrogen formation in pouches during heat treatment
RU2361349C1 (ru) Установка и способ пропитки обмоток статоров асинхронных вспомогательных электродвигателей
JP2017537003A5 (fi)
GB1229700A (fi)
EP0172188A1 (en) WOOD IMPREGNATION PROCESS AND APPARATUS FOR CARRYING OUT THIS PROCESS.
TWI248664B (en) A system and a method for fluid filling wafer level packages
CN107741363A (zh) 一种框架式超高压环境模拟装置与试验方法
JP2013517791A (ja) ポッピングキャンディのための製造方法および装置
US700806A (en) Manufacture of capsules.
JPH09285282A (ja) マイクロ波殺菌装置
CN106967990A (zh) 一种金属表面处理液循环除锈装置
CN105479565B (zh) 一种制备木塑复合材料的水下辐照方法及水下辐照装置
JPS6331727A (ja) 積層板製造装置
CN205291834U (zh) 一种覆铜板的循环液压成型装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed