FI97037B - A reinforced product made from a reinforcement and matrix plastic and process for making a reinforced product - Google Patents

A reinforced product made from a reinforcement and matrix plastic and process for making a reinforced product Download PDF

Info

Publication number
FI97037B
FI97037B FI940535A FI940535A FI97037B FI 97037 B FI97037 B FI 97037B FI 940535 A FI940535 A FI 940535A FI 940535 A FI940535 A FI 940535A FI 97037 B FI97037 B FI 97037B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
reinforcement
matrix
yarn
reinforcing
thermoplastic
Prior art date
Application number
FI940535A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI97037C (en
FI940535A (en
FI940535A0 (en
Inventor
Pentti Jaervelae
Tomi Tehomaa
Petri Peltonen
Kimmo Laehteenkorva
Original Assignee
Pentti Jaervelae
Tomi Tehomaa
Petri Peltonen
Kimmo Laehteenkorva
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 Pentti Jaervelae, Tomi Tehomaa, Petri Peltonen, Kimmo Laehteenkorva filed Critical Pentti Jaervelae
Priority to FI940535A priority Critical patent/FI97037C/en
Publication of FI940535A0 publication Critical patent/FI940535A0/en
Priority to PCT/FI1995/000401 priority patent/WO1997003813A1/en
Publication of FI940535A publication Critical patent/FI940535A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI97037B publication Critical patent/FI97037B/en
Publication of FI97037C publication Critical patent/FI97037C/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/543Fixing the position or configuration of fibrous reinforcements before or during moulding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/22Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/24Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING 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
    • B29K2101/00Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12Thermoplastic materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

9703797037

Lujitteesta ja matriisimuovista valmistettu lujitettu tuote sekä menetelmä lujitetun tuotteen valmistamiseksiReinforced product made of reinforcement and matrix plastic and method of making the reinforced product

Keksintö kohdistuu lujitteesta ja matriisimuovista 5 valmistettuun tuotteeseen, joka on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa. Keksintö kohdistuu myös menetelmään lujitetun tuotteen valmistamiseksi, joka menetelmä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 6 johdanto-osassa.The invention relates to a product made of reinforcement and matrix plastic 5, which is set out in the preamble of appended claim 1. The invention also relates to a method for producing a reinforced product, which method is set out in the preamble of appended claim 6.

1010

On tunnettua valmistaa lujitettua tuotetta siten, että muottionkaloon sijoitetaan lujitteita, minkä jälkeen muottionkaloon johdetaan matriisimuovia valun suorittamiseksi. Tällöin lujitteet jäävät matriisi-15 muovin ympäröimiksi ja näin muodostuu komposiittikap-pale. Lujitteena käytetään yleensä lasikuiduista tai vastaavista lujista kuiduista muodostettuja rakenteita, kuten kankaita tai neuleita. Valutekniikoita, joilla em. kappaleita muodostetaan on useita, joissa matriisi 20 voi olla joko kestomuovia (normaali ruiskuvalu), valun yhteydessä syötettävistä juoksevista komponenteista muodostuvaa kestomuovia (RIM eli Reaction Injection Moulding, reaktioruiskuvalu) tai kertamuovi-hartsia (RTM eli Resin Transfer Moulding, hartsi-25 injektiomuovaus).It is known to manufacture a reinforced product by placing reinforcements in the mold cavity, after which a matrix plastic is introduced into the mold cavity to perform casting. In this case, the reinforcements remain surrounded by the plastic of the matrix-15 and thus a composite body is formed. Structures made of fiberglass or similar strong fibers, such as fabrics or knits, are generally used as the reinforcement. There are several casting techniques in which the above bodies are formed, in which the matrix 20 can be either thermoplastic (normal injection molding), thermoplastic (RIM or Reaction Injection Molding) or thermosetting resin (RTM or Resin Transfer Molding, hart). -25 injection molding).

Ongelmana kaikissa näissä tekniikoissa on se, että tuotteen lujitteiden orientaatiota eli kuituorien-taatiota ei pystytä hallitsemaan täydellisesti. Tämä 30 ongelma tulee esiin varsinkin valmistettaessa muodoltaan monimutkaisia kappaleita, joissa esim. tiettyihin • kohtiin tulisi saada tarkalleen tietty kuituorien- taatio tai kuituorientaatioiden yhdistelmä.The problem with all these techniques is that the orientation of the product reinforcements, i.e. the fiberization, cannot be completely controlled. This problem arises especially in the production of pieces of complex shape, in which, for example, exactly a certain fiber orientation or a combination of fiber orientations should be obtained at certain points.

35 Keksinnön tarkoituksena on esittää uusi tuote, jossa on hallittu kuituorientaatio ja näin ollen lujitus-vaikutus. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön 2 97037 mukaiselle tuotteelle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa. Tuotteen lujite muodostuu eräänlaisesta lujiteaihiosta, jossa lujitekuidut on saatu halut-5 tuihin, samoina pysyviin suuntiin sen ansiosta, että ne on liitetty toisiinsa kestomuovimatriisin avulla ennen varsinaista valua. Koska jäykkä lujiteaihio on valun aikana pysynyt muotissa hyvin paikallaan halutussa asennossa ja/tai halutussa kohdassa käytetyssä 10 valupaineessa, valumateriaalin aiheuttamat voimat eivät ole pystyneet vaikuttamaan näin kuitujen orientaatioon valmiissa tuotteessa, kuten käytettäessä aikaisempia vapaasti ainakin joissain suunnissa liikkumaan pääseviä lujitemateriaaleja.It is an object of the invention to provide a new product which has a controlled fiber orientation and thus a reinforcing effect. To achieve this object, the product according to the invention 2 97037 is mainly characterized by what is set forth in the characterizing part of the appended claim 1. The reinforcement of the product consists of a kind of reinforcement blank in which the reinforcing fibers are obtained in the desired-5, same permanent directions due to the fact that they are connected to each other by means of a thermoplastic matrix before the actual casting. Because the rigid reinforcement blank has remained well in place in the mold during casting at the desired position and / or at the desired casting pressure, the forces exerted by the casting material have not been able to affect the orientation of the fibers in the finished product, such as using previously free reinforcing materials.

1515

Muiden keksinnön mukaisen tuotteen edullisten suoritusmuotojen osalta viitataan oheisiin epäitsenäisiin vaatimuksiin 2-5.For other preferred embodiments of the product according to the invention, reference is made to the appended dependent claims 2-5.

20 Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan myös menetelmä lujitetun tuotteen valmistamiseksi ilman kuituorien-taatiosta johtuvia vaikeuksia. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 6 tunnus-25 merkkiosassa. Muiden keksinnön mukaisen menetelmän edullisten suoritusmuotojen osalta viitataan oheisiin epäitsenäisiin vaatimuksiin 7-9.It is also an object of the invention to provide a method for producing a reinforced product without the difficulties due to fiberization. To achieve this object, the method is characterized by what is set forth in the characterizing portion of the appended claim 6. For other preferred embodiments of the method according to the invention, reference is made to the appended dependent claims 7-9.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla 30 oheisiin piirustuksiin, joissa : kuva 1 esittää keksinnön mukaisessa tuotteessa käytettävää lujitetta edestäpäin nähtynä, 35 kuva 2 esittää erästä toista keksinnössä käytet tävää lujitetta perspektiivissä,The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows a front view of a reinforcement used in a product according to the invention; Figure 2 shows another reinforcement used in the invention in perspective;

IIII

3 97037 kuva 3 esittää poikkileikkausta muotista ennen valua ja 5 kuva 4 esittää esimerkkejä keksinnön mukaisista valukappaleista.3 97037 Figure 3 shows a cross-section of a mold before casting and 5 Figure 4 shows examples of castings according to the invention.

Kuvassa 1 on esitetty eräs tuotteessa käytettävä lujite. Kyseessä on lujiteaihio, joka on muodostettu 10 j atkuvakuituluj itetusta kestomuovi-impregnaatista, joka on saatu aikaan siten, että useiden jatkuvien samansuuntaisten lujitefilamenttien muodostama kimppu on impregnoitu kestomuovimatriisilla, jolloin muodostuu filamenttien lujittama lanka 1, jota kestomuovi pitää 15 koossa. Filamentteja on kuvassa 1 merkitty viitenumerolla 2, ja vaikka niitä selvyyden vuoksi onkin esitetty vain muutama, voi niitä yhdessä langassa olla yli sata, normaalisti 1 000 - 2 000 rinnakkain. Itse lanka voi poikkileikkaukseltaan olla pyöreä tai litteä 20 tai muun muotoinen riippuen impregnointitekniikasta. Kaikille langoille yhteistä on se, että jähmettynyt kestomuovimatriisi liittää jatkuvat filamentit yhteen.Figure 1 shows a reinforcement used in the product. It is a reinforcing blank formed of a 10 staple fiber-reinforced thermoplastic impregnate obtained by impregnating a bundle of several continuous parallel reinforcing filaments with a thermoplastic matrix to form a filament-reinforced yarn 1 held together by the thermoplastic. The filaments are denoted by reference numeral 2 in Figure 1, and although for the sake of clarity only a few are shown, there may be more than one hundred, normally 1,000 to 2,000, in parallel in one yarn. The wire itself may be circular or flat in cross section or other shapes depending on the impregnation technique. What all the yarns have in common is that the solidified thermoplastic matrix joins the continuous filaments together.

Kuvassa 1 on esitetty 2-ulotteinen lujiteaihiorakenne, 25 joka tarkoittaa sitä, että langan 1 ja samalla lujite-filamenttien 2 pääsuunnat ovat aina samassa tasossa tai yhdensuuntaisissa tasoissa lujiteaihiossa, jossa langan 1 eri osuudet ovat liittyneet yhteen sulan kestomuovimatriisin avulla. Langan 1 osuudet voidaan 30 syöttää yhteen esimerkiksi punomalla tai kutomalla jähmettynyttä kestomuovi-impregnaattia, jolloin langan 1 eri osuudet sulatetaan yhteen tasorakenteeksi erillisen lämpökäsittelyn avulla. Tällaisia tasomaisia kerroksia voi olla useampia päällekkäin jäykän 2-35 ulotteisen lujiteaihion muodostamiseksi.Figure 1 shows a 2-dimensional reinforcing blank structure, which means that the main directions of the wire 1 and at the same time the reinforcing filaments 2 are always in the same plane or parallel planes in the reinforcing blank where the different portions of the wire 1 are joined together by a molten thermoplastic matrix. The portions of the yarn 1 can be fed together, for example by braiding or weaving a solidified thermoplastic impregnate, whereby the different portions of the yarn 1 are fused together into a planar structure by means of a separate heat treatment. There may be several such planar layers on top of each other to form a rigid 2-35 dimensional reinforcement blank.

Vaikka aihioiden muodostamiseen voidaankin käyttää samaa jatkuvaa lankaa 1, voidaan se muodostaa myös 4 97037 useammasta eri langasta 1, joissa voi olla esimerkiksi eri lujiterakenne. Esimerkiksi kuvan 1 rakenteessa voivat saamaan suuntaan kulkevat langan 1 osuudet olla lujitevaikutukseltaan vahvempia kuin risteävään 5 suuntaan kulkevat langan 1 osuudet. Tällöin voidaan käyttää samaa filamenttimateriaalia käsittäviä lankoja, joissa on erilaiset filamentti/kestomuovimatriisi-suhteet tai eri filamenteista muodostettuja lankoja. Esimerkiksi yhteen suuntaan kulkevat langan 1 osuudet 10 voivat sisältää lasikuitulujitetta ja toiseen suuntaan kulkevat langan 1 osuudet hiilikuitulujitetta.Although the same continuous yarn 1 can be used to form the blanks, it can also be formed from 4 97037 of several different yarns 1, which may have, for example, different reinforcing structures. For example, in the structure of FIG. In this case, yarns comprising the same filament material with different filament / thermoplastic matrix ratios or yarns formed of different filaments can be used. For example, the sections 10 of the yarn 1 running in one direction may contain fiberglass reinforcement and the sections of yarn 1 running in the other direction may contain carbon fiber reinforcement.

Kuvassa 2 on esitetty osa toisen tyyppisestä lujite-aihiosta. Tästä voidaan käyttää nimitystä 3-ulotteinen 15 rakenne, koska siinä on edellä kuvattujen, samassa tasossa kulkeviin lankaosuuksiin nähden myös sellaisia langan 1 osuuksia, joiden pääsuunta on poikittain em. tasoihin nähden. Tämä lisää mahdollisuuksia tuotteen lujittamiseen halutuissa suunnissa, ja erityyppisten 20 lankojen 1 kombinaatioita voidaan myös tässä käyttää saman periaatteen mukaan kuin edellä on kerrottu. Kuvan 2 tapauksessa kolmannen dimension suuntaan kulkevan langan 1 osuudet on sijoitettu 2-ulotteisen rakenteen muodostamien langan 1 osuuksien väliin 25 jäävien aukkojen 3 läpi ja ne voivat näin kulkea useiden yhdensuuntaisten 2-ulotteisten tasojen läpi. Aukkojen 3 läpi kulkevien lankojen poikkileikkauksien ei tarvitse täyttää kokonaan aukkoja, jolloin valumate-riaali pääsee tunkeutumaan lujiteaihion sisälle myös 30 aukkojen 3 kautta.Figure 2 shows a part of another type of reinforcement blank. This can be referred to as a 3-dimensional structure 15, because it has, in relation to the wire sections running in the same plane described above, also sections of wire 1 whose main direction is transverse to the above-mentioned planes. This increases the possibilities for reinforcing the product in the desired directions, and combinations of different types of yarns 1 can also be used here according to the same principle as described above. In the case of Fig. 2, the portions of the wire 1 running in the direction of the third dimension are arranged through the openings 3 between the portions of the wire 1 formed by the 2-dimensional structure and can thus pass through several parallel 2-dimensional planes. The cross-sections of the wires passing through the openings 3 do not have to completely fill the openings, whereby the casting material can penetrate inside the reinforcing blank also through the openings 3.

. Toinen 3-ulotteinen rakenne on sellainen, jossa on eri suuntiin suuntautuvia tasoja, joko eri 2-ulotteisia tasoja toisiinsa liittyneinä tai saman 2-ulotteisen 35 tason eri osuuksia. Tällöin rakenne voidaan saada esimerkiksi kelaamalla impregnoitua lankaa halutussa kulmassa sopivan kappaleen, esimerkiksi lieriön ympärille (filament winding eli kuitukelaus). Langat 5 97037 voidaan saada liittymään yhteen risteyskohdista joko lämmittämällä valmis aihio, tai lämmittämällä lankaa, jolloin vielä pehmeässä tilassa oleva kestomuovi liittää langan 1 eri osuudet toisiinsa kelauksen 5 yhteydessä.. Another 3-dimensional structure is one in which there are planes oriented in different directions, either different 2-dimensional planes connected to each other or different portions of the same 2-dimensional 35 plane. In this case, the structure can be obtained, for example, by winding the impregnated yarn at a desired angle around a suitable body, for example a cylinder (filament winding). The yarns 5 97037 can be made to join one of the intersections either by heating the finished blank or by heating the yarn, whereby the thermoplastic, which is still in a soft state, joins the different parts of the yarn 1 together in connection with the winding 5.

Kuvassa 3 on esitetty muottionkaloon 4 sijoitettu, edellä kuvatuista langoista 1 muodostettu lujiteaihio 5. Kuvassa on lisäksi havainnollistettu sitä, kuinka 10 lujiteaihion 5 avulla voidaan tukea muottionkalossa 4 oleva keerna 6 sen ansiosta, että jäykällä lujite-aihiolla on kosketuskohtia sekä muottionkalon 4 seinämään että keernan 6 pintaan. Tällöin jäykkä lujiteaihio tavallaan lukitsee keernan paikoilleen, 15 eivätkä suuret valupaineet pääse liikuttamaan sitä. Lujiteaihiosta 5 voi tällä tavalla olla apua valmistettaessa esim. pitkiä putkimaisia kappaleita tai muita pitkänomaisia kappaleita, joiden sisään lujiteaihio jää. Lujiteaihio sopii sekä kiinteiden, valun 20 jälkeen pois vedettävien että liukenevien keernojen tuentaan.Figure 3 shows a reinforcement blank 5 placed in the mold cavity 4 and formed of the wires 1 described above. The figure further illustrates how the core 6 in the mold cavity 4 can be supported by the reinforcement blank 5 due to the rigid reinforcement blank having contact points with both the mold cavity 4 wall and the core. 6 surfaces. In this case, the rigid reinforcement blank locks the core in place in a way, and high casting pressures cannot move it. In this way, the reinforcing blank 5 can be helpful in producing, for example, long tubular bodies or other elongate bodies inside which the reinforcing blank remains. The reinforcing blank is suitable for supporting both fixed, retractable and dissolving cores.

Edellä on kuvattu sitä, kuinka aihio voidaan muodostaa yhdessä työvaiheessa joko kutomalla, punomalla tai 25 kulmakelauksen (filament winding) avulla. Joskus on kuitenkin tarpeen tehdä muodoltaan monimutkaisempia kappaleita, jolloin lujiteaihio muodostetaan kahdesta tai useammasta yksinkertaisemmalla menetelmällä valmistetusta lujiteaihiosta kiinnittämällä aihiot 30 toisiinsa mekaanisesti tai esilämmittämänä ne, jolloin ne liittyvät yhteen kestomuovin ansiosta. Tällaiset aihiot voidaan reunoistaan muotoilla esim. sellaisiksi, että niissä on limittäin meneviä rakenteita, kuten tasoja tai lankaosuuksia, jotka liittävät aihiot 35 mekaanisesti toisiinsa. Mekaanisen liitoksen ohella voidaan tällöin käyttää myös esilämmitystä. Tällaiset osa-aihiot voidaan liittää yhteen joko ennen koko lujiteaihion sijoittamista muottiin, tai muottionkalon 6 97037 muotojen niin vaatiessa ne voidaan liittää yhteen vasta muotissa.It has been described above how a blank can be formed in one step, either by weaving, braiding or by filament winding. However, it is sometimes necessary to make pieces of more complex shape, in which case the reinforcement blank is formed from two or more reinforcement blanks made by a simpler method by mechanically or preheated the blanks 30 together, whereby they join together due to the thermoplastic. Such blanks can be shaped at their edges, e.g., to have overlapping structures, such as planes or wire portions, which mechanically connect the blanks 35 together. In addition to the mechanical connection, preheating can also be used. Such sub-blanks may be joined together either before the entire reinforcing blank is placed in the mold, or, if the shapes of the mold cavity 6 97037 so require, they may be joined together only in the mold.

Valu suoritetaan jollain yleisesti tunnetulla valumene-5 telmällä. Erään edullisen vaihtoehdon mukaan valu suoritetaan samalla kestomuovilla kuin lujiteaihion kestomuovi-impregnaatin matriisi. Tällöin varmistetaan erityisen hyvä valun aikana syötettävän matriisin ja lujiteaihion matriisimuovin liittyminen toisiinsa 10 ilman rajapintoja ja samalla hyvä lujitefilamenttien liittyminen komposiittikappaleen matriisiin.Casting is performed by any of the commonly known casting methods. According to a preferred alternative, the casting is performed with the same thermoplastic as the thermoplastic impregnate matrix of the reinforcing blank. This ensures a particularly good adhesion of the matrix plastic to be fed during casting and the reinforcing blank matrix 10 without interfaces and at the same time a good adhesion of the reinforcing filaments to the matrix of the composite body.

Tarpeen tullen voidaan lujiteaihio vielä esilämmittää ennen matr iisimateriaalilla suoritettavaa valua. 15 Tällöin esim. suoritettaessa ruiskuvalu kestomuovilla (ruiskuvalu tai RIM) voidaan varmistaa se, että myös lujiteaihion matriisi on sellaisessa tilassa, että se sitoutuu hyvin valun aikana syötettävään matriisima-teriaaliin.If necessary, the reinforcement blank can be further preheated before casting with the matrix material. In this case, e.g. when performing injection molding with a thermoplastic (injection molding or RIM), it can be ensured that the matrix of the reinforcing blank is also in such a state that it binds well to the matrix material fed during casting.

2020

Kuvassa 4 on vielä esitetty eräitä kysymykseen tulevia, menetelmällä valettavia kappaleita poikkileikkauksena. Kuten kuvasta käy ilmi, lujiteaihio voi olla tarpeen mukaan missä kohtaa kappaletta tahansa, kuten kuvassa 25 esitetyissä putkimaisissa kappaleissa esimerkiksi putken ulkopinnalla, keskellä tai sisäpinnalla. Lisäksi kappaleen rakenne voi koostua edellisten kuvien esittämistä yhdistelmistä siten, että lujitekerroksia on useita.Figure 4 also shows some of the relevant pieces to be cast by the method in cross-section. As can be seen from the figure, the reinforcing blank can be at any point on the body, as required, such as in the tubular bodies shown in Fig. 25, for example on the outer surface, in the middle or on the inner surface of the tube. In addition, the structure of the part may consist of the combinations shown in the previous figures so that there are several layers of reinforcement.

3030

Edellä esitetystä on selvää, että keksinnön mukainen lujiteaihio voidaan asettaa lopullisen kappaleen muodostavaan valumuottionkaloon siten, että lujiteaihion materiaalin pitoisuus ja lujitteen orientaatio 35 muottionkalossa on haluttu.It is clear from the above that the reinforcement blank according to the invention can be placed in the casting cavity forming the final body so that the material content of the reinforcement blank and the orientation of the reinforcement 35 in the mold cavity are desired.

Il 5 7 97037 Käytetyn langan 1 kuitupitoisuus voi vaihdella hyvin suurissa rajoissa, mutta tyypillisesti kuitupitoisuus on 20...60 t-% kokonaistilavuudesta.Il 5 7 97037 The fiber content of the yarn 1 used can vary within very wide limits, but typically the fiber content is 20 ... 60% by weight of the total volume.

Lujiteaihion materiaalin pitoisuus lopullisessa muottiaihiossa voi vaihdella hyvin laajalla alueella, mutta tyypillisesti se on alueella 40...60 t-% lopullisen tuotteen tilavuudesta.The concentration of reinforcing blank material in the final mold blank can vary over a very wide range, but is typically in the range of 40-60% by weight of the volume of the final product.

1010

Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erityisesti kestomuovien ruiskuvaluun ja RIM-tekniikkaan polyamidilla, ja sillä voidaan valmistaa samanlaisia kappaleita kuin normaaleilla ruiskuvalu- ja RlM-tekniikoil-15 la.The method according to the invention is particularly suitable for the injection molding of thermoplastics and the RIM technique with polyamide, and it can be used to produce bodies similar to the standard injection molding and RIM techniques.

Menetelmällä saavutettavat edut voidaan luettelonomai-sesti esittää seuraavasti: 20 - päästään pitkäkuitulujitettujen kestomuovien ruiskuvalua korkeampiin kuitupitoisuuksiin, - päästään samaan kuitupituuteen kuin kelaamalla tai pultruusiolla, 25 voidaan valmistaa olennaisesti monimuotoisempia kappaleita kuin kelaamalla ja pultruusiolla, ja - päästään nykyisillä tekniikoilla valmistettuihin 30 kappaleisiin nähden olennaisesti parempiin mekaani siin ominaisuuksiin.The advantages of the method can be summarized as follows: 20 - higher fiber concentrations of long-fiber reinforced thermoplastics are obtained by injection molding, - the same fiber length is achieved as by winding or pultrusion, mechanic to those properties.

Käytännössä menetelmä on lisäksi esim. ruiskuvalussa automatisoitavissa siten, että robotti tai manipulaat-35 tori asentaa lujiteaihion muottionkaloon siinä vaiheessa kun muotti on auki.In practice, the method can also be automated, e.g. in injection molding, so that a robot or manipulator installs a reinforcing blank in the mold cavity at the stage when the mold is open.

97037 δ97037 δ

Seuraavassa on kuvattu koko prosessi:The following describes the whole process:

Aihion valmistus: 5 1. Valmistetaan poikkileikkaukseltaan halutun muotoista j atkuvakuitulu j itettua lankaa eli "prepregiä" mistä tahansa kestomuovista ja lujitteesta. Verrattuna RTM- ja RIM-tekniikkaan on materiaalivalikoima 10 ylivoimaisesti suurempi.Preparation of the blank: 5. 1. A staple fiber or "prepreg" of the desired cross-section is made of any thermoplastic and reinforcement. Compared to RTM and RIM technology, the range of materials is vastly larger.

2. Tämän jälkeen tehdään lujiteaihio esim. kelaamalla siten, että langan osuudet hitsautuvat risteyskohdistaan yhteen.2. The reinforcement blank is then made, e.g. by winding, so that the sections of wire are welded together at their intersections.

15 3. Näin valmistettuja aihioita voidaan varastoida ja kuljettaa täysin vapaasti. Kestävyys RTM- ja RIM-kuituaihioihin nähden on ylivoimainen.15 3. The blanks thus prepared can be stored and transported completely freely. The durability over RTM and RIM fiber blanks is superior.

20 Ruiskuvalu 1. Suoritetaan lujiteaihion mahdollinen esilämmitys. Tällä eliminoidaan aihion ja sulan massan muotti-kutistuma prosessissa. Aihio voidaan käytännössä 25 lämmittää hyvin lähelle valumuovin pehmenemislämpö- tilaa.20 Injection molding 1. Carry out any preheating of the reinforcement blank. This eliminates the mold shrinkage of the preform and molten mass in the process. In practice, the blank can be heated very close to the softening temperature of the molded plastic.

2. Asetetaan lujiteaihio muottionkaloon.2. Place the reinforcement blank in the mold cavity.

30 3. Suoritetaan täysin normaali ruiskuvaluprosessi.30 3. Perform a completely normal injection molding process.

Tehtyjen alustavien kokeiden perusteella ei tarvita minkäänlaisia muutoksia prosessiin, sillä sula kesto- muovimassa pystyy hyvin tunkeutumaan lujiteaihion 35 tyhjään tilaan.Based on the preliminary tests performed, no changes in the process are required, as the molten thermoplastic mass is well able to penetrate into the void space of the reinforcing blank 35.

Il 9 97037Il 9 97037

Hyvin yksinkertaisesti saavutettuja etuja voidaan kuvata seuraavilla seikoilla. Esimerkiksi polypropeenin tapauksessa materiaalien vetolujuudet ovat seuraavia 5 - puhdas PP vetolujuus n. 25...30 MPa katkokuitulujitettu PP 40...70 MPa pitkäkuitulujitettu PP 100...150 MPa jatkuvakuitulujitettu PP 200...600 MPa 10 Mikäli lopullisen kappaleen kuitupitoisuudessa päästään alueelle 20...30 t-%, niin tällaisessa kappaleessa voidaan päästä helposti vetolujuusalueelle 200...300 MPa. Mikäli lujitteet voidaan asentaa kappaleeseen täysin kontrolloidusti, niin tällöin on mahdollista 15 nostaa paikallinen vetolujuus kappaleessa kuitujen suunnassa alueelle 400...700 MPa ilman suurempia ongelmia.The benefits achieved very simply can be described by the following points. For example, in the case of polypropylene, the tensile strengths of the materials are as follows 5 - pure PP tensile strength approx. 25 ... 30 MPa staple fiber reinforced PP 40 ... 70 MPa long fiber reinforced PP 100 ... 150 MPa continuous fiber reinforced PP 200 ... 600 MPa 10 If the fiber content of the final piece is reached in the range of 20 ... 30% by weight, so in such a body the tensile strength range of 200 ... 300 MPa can be easily reached. If the reinforcements can be mounted on the part in a completely controlled manner, then it is possible to increase the local tensile strength in the part in the direction of the fibers to the range of 400 ... 700 MPa without major problems.

Mikäli esimerkissä matriisiksi otettaisiin polyamidi 20 ja lujitteeksi hiilikuitu, niin lujuudet voitaisiin helposti kertoa kahdella.If, in the example, polyamide 20 were taken as the matrix and carbon fiber as the reinforcement, the strengths could easily be multiplied by two.

Erityisen hyviin tuloksiin on päästävissä nestekide-polymeereillä, joiden sulaviskositeetti on erittäin 25 alhainen ja joiden avulla voidaan tehdä hyvinkin suuria ja ohutseinämäisiä kappaleita.Particularly good results can be obtained with liquid crystal polymers which have a very low melt viscosity and which can be used to make very large and thin-walled bodies.

Kaiken kaikkiaan tällä tekniikalla voidaan ruiskuvala-malla tehdä sellaiset lujuusominaisuudet omaavia 30 kappaleita, joita ei millään muulla tunnetulla tekniikalla ole mahdollista valmistaa.All in all, this technique makes it possible to make by injection molding 30 pieces with strength properties which cannot be produced by any other known technique.

Claims (9)

1. En av en armering och matrisplast tillverkad produkt, som omfattar en armering och därmed hop-5 gjuten matrisplast, kännetecknad därav, att armerin- gen bestär av ett med kontinuerliga fibrer armerat termoplastimpregnat, som utgör ett flera med en termoplastmatris impregnerade kontinuerliga armerings-filament (2) innefattande garn, vars delar sammanfogas 10 sä, att de utgör en ätminstone 2-dimensionell struktur eller ett armeringsämne (5), i vilket de i kontakt med varandra befintliga delarna av garnet (1) är fästa med varandra genom garnets (1) termoplastmatris.1. A product made of a reinforcement and matrix plastic, comprising a reinforcement and thus molded matrix plastic, characterized in that the reinforcement consists of a continuous fiber reinforced thermoplastic impregnated constituting a multiple continuous reinforcement impregnated with a thermoplastic matrix. filaments (2) comprising yarns, the parts of which are joined together so as to form an at least 2-dimensional structure or reinforcing member (5) in which the parts of the yarn (1) in contact with each other are secured to each other through the yarn ( 1) thermoplastic matrix. 2. Produkt enligt kravet 1, kännetecknad därav, att garnets (1) delar utgör en 3-dimensionell struktur.Product according to claim 1, characterized in that the parts of the yarn (1) form a 3-dimensional structure. 3. Produkt enligt kravet 2, kännetecknad därav, att den 3-dimensionella strukturen är utformad genom att 20 linda garnet (1) omkring ett stycke.Product according to claim 2, characterized in that the 3-dimensional structure is formed by wrapping the yarn (1) around one piece. 4. Produkt enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknad därav, att mellan kontaktställen av garnets (1) olika delar har lämnats öppningar (3) med 25 matrisplast som trängts igenom dessa vid gjutningen.4. A product according to any preceding claim, characterized in that openings (3) with molded plastics have been penetrated between the contact points of the different parts of the yarn (1) during the casting. 5. Produkt enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknad därav, att termoplastmatrisen är densamma som matrisen av armeringsämnets (5) termoplastimpreg- 30 nat.5. A product according to any preceding claim, characterized in that the thermoplastic matrix is the same as the matrix of the thermoplastic impregnator of the reinforcing element (5). : 6. Förfarande för tillverkning av en armerad produkt av en armering och matrisplast, i vilket förfarande armeringen placeras i en formhälighet (4), i vilken 35 därefter leds matrisplast för att utföra gjutningen, kännetecknat därav, att armeringen utgörs av ett med kontinuerliga fibrer armerat termoplastimpregnat, som utgör ett flera med en termoplastmatris impregnerade li 97037 kontinuerliga armeringsfilament (2) innefattande garn, vars delar inmatas tillsammans s k, att de utgör en ätminstone 2-dimensionell struktur, i vilken de i kontakt med varandra befintliga delar av garnet (1) 5 sammanfästas genom garnets (1) termoplastmatris, varefter det sä utformade armeringsämnet (5) placeras i formhäligheten (4) och gjutningen utförs.6. A method of manufacturing a reinforced product of a reinforcement and matrix plastic, in which the method of reinforcement is placed in a mold cavity (4), in which then matrix plastic is conducted to perform the molding, characterized in that the reinforcement is a continuous fiber. reinforced thermoplastic impregnated, constituting a plurality of continuous reinforcing filaments (2) impregnated with a thermoplastic matrix comprising yarns, the parts of which are fed together so as to form an at least 2-dimensional structure in which the parts of the yarn which are in contact with each other are present (1) ) Are secured together by the thermoplastic matrix of the yarn (1), after which the so-formed reinforcing blank (5) is placed in the mold hollow (4) and the casting is performed. 7. Förfarande enligt kravet 6, kännetecknat därav, 10 att armeringsämnet (5) som skall placeras i f orm häligheten (4) formas genom att fästa mekaniskt och/ eller genom uppvärmning med varandra separata arme-ringsämnen (5). 157. A method according to claim 6, characterized in that the reinforcing blank (5) to be placed in the shape of the hollow (4) is formed by fixing mechanically and / or by heating separate reinforcing blanks (5) with each other. 15 8. Förfarande enligt kravet 6 eller 7, kännetecknat därav, att armeringsämnet (5) förvärmas före gjutningen.Method according to claim 6 or 7, characterized in that the reinforcing element (5) is preheated before casting. 9. Förfarande enligt kravet 6, 7 eller 8, kännetecknat 20 därav, att i formhäligheten (4) placeras en kärna (6) , som stöds mot formen med hjälp av ett stelt armerings-ämne (5) .Method according to claim 6, 7 or 8, characterized in that in the mold hollow (4) is placed a core (6) which is supported against the mold by means of a rigid reinforcing blank (5).
FI940535A 1994-02-04 1994-02-04 Reinforced product made of reinforcement and matrix plastic and method of making the reinforced product FI97037C (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI940535A FI97037C (en) 1994-02-04 1994-02-04 Reinforced product made of reinforcement and matrix plastic and method of making the reinforced product
PCT/FI1995/000401 WO1997003813A1 (en) 1994-02-04 1995-07-17 A reinforced product manufactured from a reinforcement and a matrix plastic, as well as a method for manufacturing a reinforced product

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI940535A FI97037C (en) 1994-02-04 1994-02-04 Reinforced product made of reinforcement and matrix plastic and method of making the reinforced product
FI940535 1994-02-04
FI9500401 1995-07-17
PCT/FI1995/000401 WO1997003813A1 (en) 1994-02-04 1995-07-17 A reinforced product manufactured from a reinforcement and a matrix plastic, as well as a method for manufacturing a reinforced product

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI940535A0 FI940535A0 (en) 1994-02-04
FI940535A FI940535A (en) 1995-08-05
FI97037B true FI97037B (en) 1996-06-28
FI97037C FI97037C (en) 1996-10-10

Family

ID=26159669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI940535A FI97037C (en) 1994-02-04 1994-02-04 Reinforced product made of reinforcement and matrix plastic and method of making the reinforced product

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI97037C (en)
WO (1) WO1997003813A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI97037C (en) * 1994-02-04 1996-10-10 Pentti Jaervelae Reinforced product made of reinforcement and matrix plastic and method of making the reinforced product
KR100415647B1 (en) * 1998-12-24 2004-03-19 주식회사 포스코 Chromia / zeolite catalyst for chlorine-based volatile organic compound removal and chlorine-based volatile organic compound removal method
KR100503227B1 (en) * 2000-12-22 2005-07-25 주식회사 포스코 Oxidation catalyst for remonal of chlorinated volatile organic compounds and method for preparing thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4342575A1 (en) * 1993-10-12 1995-04-13 Textilma Ag Textile insert for the production of a fiber composite material and fiber composite material
JP3505754B2 (en) * 1993-12-02 2004-03-15 東レ株式会社 Prepreg and manufacturing method thereof
DE4341521A1 (en) * 1993-12-06 1995-06-08 Milliken Europ Nv Process for the manufacture of a product from a fiber-reinforced composite material
FI97037C (en) * 1994-02-04 1996-10-10 Pentti Jaervelae Reinforced product made of reinforcement and matrix plastic and method of making the reinforced product

Also Published As

Publication number Publication date
FI97037C (en) 1996-10-10
FI940535A (en) 1995-08-05
WO1997003813A1 (en) 1997-02-06
FI940535A0 (en) 1994-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI703030B (en) Process for the continuous production of fibre-reinforced profiles comprising a foam core
CN101171122B (en) Method for the manufacturing a hollow fiber reinforced structural member
CN102046348B (en) Method for producing a part comprising a hollow body made from a composite material
US9168706B2 (en) Joint element made of fiber-reinforced plastic and production process and use therefor
US5575875A (en) Filament wound fiber reinforced thermoplastic frame for a game racquet
EP0594131A1 (en) Composite chassis structure and method of manufacture
EP3281757B1 (en) Reinforced thermoplastic products and methods of making the same
WO2014061384A1 (en) Reinforcing fiber/resin fiber composite for production of continuous-fiber-reinforced thermoplastic resin composite material and process for manufacturing same
WO1996005440A1 (en) Bi-material tubing and method of making same
KR20130121858A (en) Uni-directional fibre preform having slivers and consisting of reinforcing fibre bundles, and a composite material component
RU2640760C2 (en) Method of composite shaped piece manufacture, composite shaped piece, multilayer structural element and rotor spare element and wind power plant
TW201540468A (en) Continuous production of complex profiles having sandwich structure with foam cores in the pul-press process and Pul-shape process
CN115768684A (en) Bicycle frame and method of manufacturing the same
US10464267B2 (en) Continuous fiber lattice for reinforcing polymeric composites
TW201412506A (en) Pul-core process with PMI foam core
CN103946010A (en) Method for producing a hollow profile and hollow profile component
CN208469107U (en) A kind of foam core thin multilayer composite material tube rod part tinuous production
EP3827967B1 (en) Method for additive manufacturing of a preform
FI97037B (en) A reinforced product made from a reinforcement and matrix plastic and process for making a reinforced product
CN110769995B (en) Method for producing a dry preform produced by braiding
TWI744547B (en) Method for making bicycle crank arm
EP3619017A2 (en) Fiber preform and method of making the same
US20220339830A1 (en) Method for the preparation of composite material in sandwich form
JPH0369344A (en) Manufacture of frp hollow product
CN109228403A (en) Carbon fibre composite roof side rail and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application