RU2078776C1 - Method for manufacturing of lightness articles preferably blocks of floatability - Google Patents
Method for manufacturing of lightness articles preferably blocks of floatability Download PDFInfo
- Publication number
- RU2078776C1 RU2078776C1 RU93038568A RU93038568A RU2078776C1 RU 2078776 C1 RU2078776 C1 RU 2078776C1 RU 93038568 A RU93038568 A RU 93038568A RU 93038568 A RU93038568 A RU 93038568A RU 2078776 C1 RU2078776 C1 RU 2078776C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spheroplastic
- reinforcing
- manufacturing
- blocks
- spheroplastics
- Prior art date
Links
Landscapes
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к изготовлению легковесных изделий, применяемых в качестве блоков плавучести в глубоководных технических средствах. Оно может найти применение при изготовлении различного рода легковесных теплоизоляционных материалов, испытывающих большое гидростатическое давление. The invention relates to the manufacture of lightweight products used as blocks of buoyancy in deep-sea technical means. It can find application in the manufacture of various kinds of lightweight thermal insulation materials experiencing high hydrostatic pressure.
Известен по авт.св. СССР N28653, 1964 г. способ изготовления легковесного композиционного материала (сферопластика) в виде отвержденного полимерного связующего, армированного полыми микросферами, выполненными, например, из стекла, заключающийся в смешивании микросфер с полимерным связующим и заполнением неотвержденной массой форм или конструкций с последующим отверждением сферопластика при 18oC в течение 30 суток с момента окончания заливки. Минимальная плотность, которую удается достичь в данном материале 0,65, г/см3. Недостатком указанного способа является то, что вследствие неравномерной усадки полимерной матрицы сферопластика в процессе его отверждения и под воздействием знакопеременных нагрузок при эксплуатации на заказе, в изготовленном таким способе блоке может возникнуть неравномерное напряженно-деформированное состояние материала, что приведет к появлению трещин по всему объему блока и тем самым к снижению его надежности при эксплуатации на заказе.Known for Auth. USSR N28653, 1964, a method for manufacturing a lightweight composite material (spheroplastics) in the form of a cured polymer binder reinforced with hollow microspheres made, for example, of glass, which consists in mixing microspheres with a polymer binder and filling in an uncured mass of molds or structures with subsequent curing of the spheroplastic during 18 o C for 30 days from the date of completion of pouring. The minimum density that can be achieved in this material is 0.65, g / cm 3 . The disadvantage of this method is that due to the uneven shrinkage of the polymer matrix of spheroplastic during its curing and under the influence of alternating loads during operation on an order, an uneven stress-strain state of the material can be produced in such a method, which will lead to cracks throughout the block volume and thereby reduce its reliability during operation on order.
Ввиду того, что сферопластик относится к хрупким материалам, трещина под воздействием знакопеременных нагрузок может распространиться на всю длину блока, что отрицательно скажется на его прочности. Due to the fact that spheroplastic belongs to brittle materials, a crack under the influence of alternating loads can spread over the entire length of the block, which will negatively affect its strength.
Известен по авт.св. СССР N921876, 1982 г. способ изготовления армированного криогенного изоляционного материала (пенополимера) путем усиления последнего арматурой, состоящей из ряда элементов, имеющих продольно-поперечную структуру пересекающихся между собой и образующих в сечении ячейки различной геометрической формы с целью повышения механических характеристик материала и устойчивости его к трещинообразованию. Known for Auth. USSR N921876, 1982, a method of manufacturing a reinforced cryogenic insulating material (foam polymer) by reinforcing the latter with reinforcement consisting of a number of elements having a longitudinally transverse structure intersecting each other and forming cells of various geometric shapes in cross section in order to increase the mechanical characteristics of the material and its stability to cracking.
Наличие такого армирующего каркаса приводит к возрастанию прочности материала при сжатии по сравнению с неармированным пенополимером примерно в 16 раз, при этом плотность материала увеличивается примерно в 6 раз, что совершенно недопустимо для блоков плавучести из легковесных материалов. The presence of such a reinforcing carcass leads to an increase in the compressive strength of the material compared to an unreinforced foam polymer by about 16 times, while the material density increases by about 6 times, which is completely unacceptable for buoyancy blocks made of lightweight materials.
Кроме того, предусмотренный в указанном способе армирующий каркас имеет сложную объемную форму, трудоемок в изготовлении и требует специального оборудования для изготовления. In addition, provided in the specified method, the reinforcing frame has a complex three-dimensional shape, time-consuming to manufacture and requires special equipment for the manufacture.
Известен по патенту США N4323623, 1982 г. способ изготовления многослойной структуры трехслойных конструкций для летательных аппаратов, состоящих из наружных высокопрочных слоев и среднего слоя из легковесного полимерного материала, испытывающих изгибные, растягивающие и сжимающие нагрузки. Указанный способ выбран в качестве прототипа. Known by US patent N4323623, 1982, a method of manufacturing a multilayer structure of three-layer structures for aircraft, consisting of outer high-strength layers and the middle layer of lightweight polymer material, experiencing bending, tensile and compressive loads. The specified method is selected as a prototype.
Применение способа изготовления конструкций в соответствии с патентом США N4323623 для изготовления блоков плавучести из сферопластика неприемлемо по следующим причинам. The use of the method of manufacturing structures in accordance with US patent N4323623 for the manufacture of blocks of buoyancy from spheroplastics is unacceptable for the following reasons.
Наличие в легковесных конструкциях наружных высокопрочных слоев из прессованного волокнистого материала существенно увеличивает объемную плотность конструкции, которая при этом составляет ρ > 1,0 г/cм3. В то время как плотность легковесных блоков плавучести из сферопластика не должна превышать ρ= 0,65 г/см3.The presence in the lightweight structures of the outer high-strength layers of pressed fibrous material significantly increases the bulk density of the structure, which in this case is ρ> 1.0 g / cm 3 . While the density of lightweight buoyancy blocks made of spheroplastic should not exceed ρ = 0.65 g / cm 3 .
Введение в средний слой при его отливке армирующих высокопрочных полимерных (стеклянных, угольных и др.) волокон с целью повышения прочности как среднего слоя, так и всей трехслойной конструкции в целом для изготовления блоков плавучести нецелесообразно, так как при этом не обеспечивается основная цель повышение трещиностойкости и надежности блока. Введение отдельных армирующих нитей не образует преграду на пути возникающих трещин. The introduction of reinforcing high-strength polymer (glass, carbon, etc.) fibers into the middle layer during its casting in order to increase the strength of both the middle layer and the entire three-layer structure as a whole for the manufacture of buoyancy blocks is not practical, since the main goal is not to increase crack resistance and block reliability. The introduction of individual reinforcing threads does not form a barrier to the occurrence of cracks.
Заливку в формы неотвержденной композиции сферопластика при отливке среднего слоя по патенту США N4323623 производят под давлением за одну операцию. Применение указанного способа заливки неотвержденной композиции сферопластика в формы при отливке блоков плавучести невозможно ввиду того, что при наличии больших объемов блоков потребуется соответственно и заливка за одну операцию большого количества сферопластика, что вследствие экзотермического эффекта композиции может привести к ее возгоранию и пожару. Pouring into the molds of the uncured spheroplastic composition during casting of the middle layer according to US Pat. No. 4,323,623 is performed under pressure in a single operation. The application of this method of pouring an uncured spheroplastic composition into molds when casting buoyancy blocks is impossible due to the fact that in the presence of large volumes of blocks, it will be necessary to fill in a large amount of spheroplastic in one operation, which, due to the exothermic effect of the composition, can lead to fire and fire.
После отливки среднего слоя в трехслойных конструкциях по патенту США материал среднего слоя частично отверждают. Для полного (окончательного) отверждения среднего слоя совместно с наружными слоями из волокнистого материала производят отверждение трехслойной конструкции под давлением, например, в автоклаве, чтобы получить монолитную многослойную структуру панели. After casting the middle layer in three-ply structures according to US patent, the material of the middle layer is partially cured. For complete (final) curing of the middle layer together with the outer layers of fibrous material, a three-layer structure is cured under pressure, for example, in an autoclave, in order to obtain a monolithic multilayer panel structure.
Применение указанного способа окончательного отверждения конструкции в автоклаве для отлитых блоков плавучести из сферопластика нецелесообразно, так как подпрессовки при отверждении монолитных блоков сферопластика не требуется, также при этом не требуется дорогостоящее производственное оборудование, каким является автоклав. The application of this method of final curing of a structure in an autoclave for cast buoyancy blocks made of spheroplastics is not practical, since prepressing during curing of monolithic blocks of spheroplastics is not required, nor does it require expensive production equipment, such as an autoclave.
Целью изобретения является повышение трещиностойкости и надежности легковесных изделий, преимущественно блоков плавучести, при внешнем гидростатическом давлении. The aim of the invention is to increase the crack resistance and reliability of lightweight products, mainly buoyancy blocks, with external hydrostatic pressure.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления легковесных изделий, преимущественно блоков плавучести, включающем установку в формы армирующих элементов из стеклопластика с последующей заливкой неотвержденной композиции сферопластика, введены следующие усовершенствования:
армирующие элементы, выполненные с перфорационными отверстиями, образуют между собой каркас, делящий объем формы на ячейки, причем масса армирующего каркаса составляет 3 -7% от массы сферопластика, а заливку композиции сферопластика в форму осуществляют послойно;
армирующий каркас собирают из армирующих элементов в виде полос, имеющих равномерно распределенные прорези глубиной соответствующей 1/2 высоты полосы, соединяя их между собой с образованием продольно-поперечной структуры.This goal is achieved by the fact that in the known method for the manufacture of lightweight products, mainly buoyancy blocks, including the installation in the form of reinforcing elements made of fiberglass with subsequent pouring of the uncured composition of spheroplastic, the following improvements are introduced:
reinforcing elements made with perforations form a framework between them dividing the mold volume into cells, the mass of the reinforcing framework being 3-7% of the mass of spheroplastic, and the spheroplastic composition is poured into the mold in layers;
the reinforcing frame is assembled from reinforcing elements in the form of strips having uniformly distributed slots with a depth corresponding to 1/2 the height of the strip, connecting them together with the formation of a longitudinal-transverse structure.
Введение указанных действий, их последовательность и использование устройств, без которых невозможно выполнение этих действий, позволяет обеспечить повышение трещиностойкости и надежности блока при внешнем гидростатическом давлении. The introduction of these actions, their sequence and the use of devices, without which it is impossible to carry out these actions, allows to increase the crack resistance and reliability of the unit at external hydrostatic pressure.
Из известного авторам уровня техники не было обнаружено решений, которые бы решали поставленную задачу таким же путем и с таким же результатом. From the prior art known to the authors, no solutions were found that would solve the task in the same way and with the same result.
В предложенном способе установленные в форме перед заливкой неотвержденной композиции сферопластика армирующие элементы, образующие между собой каркас, делящий объем формы на ячейки, выполняют роль барьеров на пути возникающей трещины в блоке, что препятствует ее распространению дальше. Тем самым повышаются трещиностойкость и надежность блока при воздействии внешнего гидростатического давления в период его эксплуатации на заказе. In the proposed method, the reinforcing elements installed in the mold before pouring the unhardened composition of spheroplastics, forming a framework between themselves, dividing the mold volume into cells, act as barriers to the occurrence of a crack in the block, which prevents its further spread. This increases the crack resistance and reliability of the unit when exposed to external hydrostatic pressure during its operation on order.
Наличие в армирующих элементах перфорационных отверстий обеспечивает механическую связь объемов блока в ячейках между собой. The presence of perforation holes in the reinforcing elements provides a mechanical connection between the unit volumes in the cells.
Выполнение армирующего каркаса массой 3-7% от массы сферопластика блока позволяет получить армирующий каркас с толщиной стенок, препятствующей распространению возникающих трещин по всему объему блока, при незначительном (в пределах допуска в ТУ на сферопластик) увеличении величины плотности материала блока ρ= 0,65 г/см3 (на 0,18 -0,4 г/см3.The implementation of the reinforcing carcass weighing 3-7% of the mass of the spherical plastic block allows you to get a reinforcing carcass with a wall thickness that prevents the propagation of cracks throughout the volume of the block, with a slight (within the tolerance in the TU on spherical plastic) increase in the density of the material of the block ρ = 0.65 g / cm 3 (0.18 -0.4 g / cm 3 .
Выполнение послойной заливки композиции сферопластика в форму обеспечивает заливку и частичное отверждение каждого слоя при комнатной температуре без проявления экзотермического эффекта. Performing layer-by-layer casting of a spheroplastic composition into a mold provides pouring and partial curing of each layer at room temperature without exerting an exothermic effect.
Сборка армирующего каркаса из армирующих элементов в виде полос, имеющих равномерно распределенные прорези, соответствующие 1/2 высоты полосы, соединенные между собой с образованием продольно-поперечной структуры, обеспечивает получение жесткого объемного каркаса, увеличивающего жесткость блока плавучести при внешнем гидростатическом давлении. The assembly of the reinforcing frame from reinforcing elements in the form of strips having uniformly distributed slots corresponding to 1/2 of the strip height, interconnected with the formation of a longitudinal-transverse structure, provides a rigid volumetric frame that increases the rigidity of the buoyancy unit under external hydrostatic pressure.
Сущность предлагаемого способа поясняется нижеследующим примером изготовления блока плавучести из сферопластика марки ЭДС-5АС (ТУ 5.966-21114-85) размером 1,0х1,0х1,0 м на основе полых стеклянных микросфер марки МСО-А9 группы А2 или Б2 и эпоксидного связующего на основе смолы ЭД-16.The essence of the proposed method is illustrated by the following example of the manufacture of a buoyancy unit from spheroplastics of the EDS-5AS grade (TU 5.966-21114-85) with a size of 1.0x1.0x1.0 m based on hollow glass microspheres of the brand MSO-A9 of group A 2 or B 2 and an epoxy binder based on resin ED-16.
Жидкую композицию сферопластика приготавливают на смесительных установках непрерывного действия типа СУН-150. A spheroplastic liquid composition is prepared in continuous mixing plants of the SUN-150 type.
Предварительно из полос стеклопластика 1 (см. чертеж) высотой 300 мм и толщиной 2 мм, изготавливаемого из пресс-материала СТЭТ-1-Т-10 (ТУ 5.977-13307-80) методом горячего прессования, имеющих прорези 2 на половину высоты полос и перфорационные отверстия 3 диаметром 60-80 мм собирают армирующий каркас 4, состоящий из 3-х рядов полос по высоте блока, и устанавливают в форму 5. Preliminarily from fiberglass 1 strips (see drawing) 300 mm high and 2 mm thick, made of STET-1-T-10 press material (TU 5.977-13307-80) by hot pressing, having slots 2 at half the height of the strips and perforations 3 with a diameter of 60-80 mm are assembled reinforcing frame 4, consisting of 3 rows of strips along the height of the block, and set in shape 5.
В ячейки 6, образуемые полосами стеклопластика, производят послойно на 100 мм заливку жидкой (неотвержденной) композиции сферопластика с перерывом 8 -10 ч между заливками. In cells 6 formed by fiberglass strips, a liquid (uncured) spheroplastic composition is filled layer by layer per 100 mm with an interval of 8 -10 hours between fillings.
После окончания заливки блок выдерживают при 80oC в течение 30 ч.After pouring the block is kept at 80 o C for 30 hours
Размеры ячеек каркаса, их количество, толщину полос стеклопластика выбирают в каждом конкретном случае в зависимости от размеров блока и при условии, чтобы масса каркаса составляла 3 -7% от массы сферопластика. The sizes of the cells of the frame, their number, the thickness of the fiberglass bands are selected in each case, depending on the size of the block and provided that the mass of the frame is 3 -7% of the mass of spheroplastic.
Применение в блоках плавучести из сферопластика армирующего каркаса, позволяющего разделить блок на объемы, на 34% повышает трещиностойкость и надежность блока при его эксплуатации на заказе в условиях внешнего гидростатического давления. The use of a reinforcing cage in spherical plastic buoyancy blocks, which makes it possible to divide the block into volumes, increases crack resistance and reliability of the block by 34% when it is used on request under external hydrostatic pressure.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93038568A RU2078776C1 (en) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Method for manufacturing of lightness articles preferably blocks of floatability |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93038568A RU2078776C1 (en) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Method for manufacturing of lightness articles preferably blocks of floatability |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93038568A RU93038568A (en) | 1996-07-20 |
| RU2078776C1 true RU2078776C1 (en) | 1997-05-10 |
Family
ID=20145738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93038568A RU2078776C1 (en) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Method for manufacturing of lightness articles preferably blocks of floatability |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2078776C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2793130C2 (en) * | 2021-05-05 | 2023-03-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Method for manufacturing composite lightweight filler based on syntactic foam and ceramic macrospheres |
-
1993
- 1993-07-27 RU RU93038568A patent/RU2078776C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. SU, 28653, кл. B 29 С 43/02, 1964. 2. SU, 921876, кл. B 32 B 5/12, 1982. 3. US, 4323623, кл. B 32 B 5/16, 1982. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2793130C2 (en) * | 2021-05-05 | 2023-03-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Method for manufacturing composite lightweight filler based on syntactic foam and ceramic macrospheres |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3791912A (en) | Construction member | |
| US3841958A (en) | Reinforced structural element and method of making the same | |
| US3270103A (en) | Production of shockproof expanded plastic sheets | |
| US8034268B2 (en) | Method for manufacturing lightweight composite fairing bar | |
| US5035100A (en) | Wall slab and building construction | |
| HUE030715T2 (en) | Improved structural sandwich plate members with forms | |
| GB2187446A (en) | Concrete components | |
| JPS60233254A (en) | Wall element | |
| US10227777B2 (en) | Method for producing a concrete component, prefabricated structural element of a concrete component, and concrete component | |
| CN111321840A (en) | FRP rib-grid reinforced concrete slab | |
| WO1996028289A1 (en) | A process for making a lightweight, cementitious, three-dimensional structure | |
| CN1017638B (en) | Prestressed construction element of composite structure and method for element fabrication | |
| CN108951992B (en) | FRP shell-concrete wallboard structure and manufacturing method thereof | |
| RU2078776C1 (en) | Method for manufacturing of lightness articles preferably blocks of floatability | |
| Wattick et al. | Development of a prototype fiber Reinforced Polymer–Concrete Filled wall panel | |
| CN114790743A (en) | Heat insulation maintenance method for high-grade large-volume concrete member | |
| RU2665001C1 (en) | Structural material, method of its manufacturing and method of manufacturing composite material of bearing structural construction three-layer shell filler | |
| EP1398143A1 (en) | Sandwich composite structure and method of preparation | |
| RU2792149C1 (en) | Concrete block with multiple cavities | |
| WO1999051829A1 (en) | Pre-cast concrete walling system | |
| US20120315443A1 (en) | Floor/Wall Structure | |
| RU2771654C1 (en) | Haydite concrete block | |
| RU2790371C1 (en) | Hollow concrete block | |
| RU2772271C2 (en) | Cellular multilayer composite material and method for production thereof | |
| EP2746015A2 (en) | Reinforced construction board and method and device for manufacturing a construction board |