RU2345889C1 - Method for production of hollow molded products from polymer composite materials and installation for its realisation - Google Patents
Method for production of hollow molded products from polymer composite materials and installation for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2345889C1 RU2345889C1 RU2007125341/12A RU2007125341A RU2345889C1 RU 2345889 C1 RU2345889 C1 RU 2345889C1 RU 2007125341/12 A RU2007125341/12 A RU 2007125341/12A RU 2007125341 A RU2007125341 A RU 2007125341A RU 2345889 C1 RU2345889 C1 RU 2345889C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- laying
- product
- transverse
- forming die
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретения относятся к способу изготовления полых профильных изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и установке для его осуществления и могут найти применение в различных отраслях промышленности, в частности при изготовлении ручки хоккейной клюшки, строительных каркасов (павильоны, витрины) и т.п.The invention relates to a method for manufacturing hollow core products from polymer composite materials (PCM) and an installation for its implementation and may find application in various industries, in particular in the manufacture of hockey sticks, building frames (pavilions, showcases), etc.
Из уровня техники известен наиболее близкий к заявляемому способ изготовления профильных изделий из полимерных композиционных материалов по патенту РФ №2133670 (опубл. 27.07.99, бюл. №21), включающий формирование пакета путем непрерывной послойной укладки армирующего волокнистого материала, пропитанного связующим, с чередованием поперечных и продольных слоев, пропускание пакета через формующую фильеру, полимеризацию.The prior art known closest to the claimed method of manufacturing shaped products from polymer composite materials according to the patent of the Russian Federation No. 2133670 (publ. 07/27/99, bull. No. 21), including the formation of the package by continuous layer-by-layer laying of a reinforcing fibrous material impregnated with a binder, alternating transverse and longitudinal layers, passing the package through a forming die, polymerization.
Известный способ не пригоден для изготовления профильных многогранных изделий с минимально возможной разнотолщинностью стенок из-за использования при его осуществлении дорна, который консольно, не жестко установлен в формующей фильере.The known method is not suitable for the manufacture of multifaceted shaped products with the smallest possible wall thickness due to the use of a mandrel, which is cantilevered, not rigidly installed in the forming die.
К недостаткам способа по прототипу следует отнести невозможность его применения для изготовления тонкостенных профильных изделий типа трубы хоккейной клюшки, работающих в сложно-напряженных условиях, когда должно выполняться условие соответствия веса изделия и прочности его на изгиб и кручение. Это обусловлено тем, что способ предполагает обязательное выполнение первого армирующего слоя именно однонаправленным. Кроме того, такой порядок нанесения армирующих слоев по известному способу предполагает нарушение целостности структуры армирования (растрескивание) при снятии изделия с дорна, т.к. процесс полимеризации к этому моменту еще не закончен. Таким образом, изготавливаемые способом по прототипу изделия имеют ограничения по диапазону применения и низкие эксплуатационные свойства, а сам способ имеет ограниченные эксплуатационные возможности.The disadvantages of the prototype method include the impossibility of its use for the manufacture of thin-walled shaped products such as hockey stick pipes operating in difficult conditions, when the condition of matching the product weight and its bending and torsion strength must be fulfilled. This is due to the fact that the method involves the mandatory implementation of the first reinforcing layer exactly unidirectional. In addition, this procedure for applying reinforcing layers by a known method involves a violation of the integrity of the reinforcement structure (cracking) when removing the product from the mandrel, because the polymerization process is not yet complete at this point. Thus, the products manufactured by the prototype method have limitations on the range of application and low operational properties, and the method itself has limited operational capabilities.
В том же патенте №2133670 описана наиболее близкая к предлагаемой установка для изготовления профильных изделий из полимерных композиционных материалов, содержащая шпулярник, пропиточное устройство, узел раскладки продольного слоя, формующую фильеру, средство укладки поперечного слоя, тянущее устройство и элемент, определяющий форму внутреннего сечения изделия.The same patent No. 2133670 describes the closest to the proposed installation for the manufacture of shaped products from polymer composite materials, containing creel, impregnating device, a layout unit for the longitudinal layer, a forming die, means for laying the transverse layer, a pulling device and an element that determines the shape of the inner section of the product .
К недостаткам установки по прототипу следует отнести выполнение элемента, определяющего форму внутреннего сечения изделия, в виде консольно установленного дорна, при использовании которого невозможно изготовить изделия с практически одинаковой толщиной стенки. Известная установка характеризуется относительно низкой производительностью, определяющейся длиной дорна и длиной обогреваемой формующей фильеры, которая ограничена в силу совмещения функций формования и полимеризации. Конструктивное выполнение элементов известной установки предполагает приложение усилий к частично полимеризованному изделию при снятии его с дорна, что не может обеспечить сохранение монолитности армирования в связи с еще не сформировавшейся, не жесткой структурой пластика при наличии первого продольно ориентированного армирующего слоя, а также не позволяет изготавливать облегченные изделия, испытывающие при эксплуатации одновременно изгибающие нагрузки и воздействие крутящего момента. Это означает сокращение диапазона функциональных возможностей изготавливаемых изделий и их низкие эксплуатационные свойства, снижает эксплуатационные возможности самой установки в целом и ее экономическую привлекательность.The disadvantages of the installation of the prototype should include the implementation of the element that determines the shape of the internal section of the product, in the form of a cantilever mounted mandrel, using which it is impossible to manufacture products with almost the same wall thickness. The known installation is characterized by a relatively low productivity, determined by the length of the mandrel and the length of the heated forming die, which is limited due to the combination of the functions of molding and polymerization. The constructive implementation of the elements of the known installation involves the application of efforts to a partially polymerized product when removing it from the mandrel, which cannot ensure the conservation of reinforcement monolithicity due to the not yet formed, not rigid structure of the plastic in the presence of the first longitudinally oriented reinforcing layer, and also does not allow the production of lightweight products experiencing during operation simultaneously bending loads and the effect of torque. This means reducing the range of functional capabilities of manufactured products and their low operational properties, reduces the operational capabilities of the installation as a whole and its economic attractiveness.
В качестве группы изобретений предлагаются способ изготовления полых профильных изделий из полимерных композиционных материалов и установка для его осуществления, которые решают одну и ту же задачу - расширение эксплуатационных возможностей, диапазона областей применения за счет реализации условий по обеспечению минимизации разнотолщинности стенок изготавливаемых изделий, возможности изготовления многогранных изделий в соответствии с существующей потребностью, рационального соответствия между весом изделия и воспринимаемыми им усилиями в процессе эксплуатации.As a group of inventions, a method for manufacturing hollow shaped products from polymer composite materials and an installation for its implementation are proposed, which solve the same problem - expanding operational capabilities, a range of applications by implementing conditions to minimize the thickness variation of the walls of manufactured products, and the possibility of manufacturing multifaceted products in accordance with the existing need, rational correspondence between the weight of the product and perceived by him efforts during operation.
Поставленная задача решается предлагаемым способом изготовления полых профильных изделий из полимерных композиционных материалов, включающим формирование пакета путем непрерывной послойной укладки армирующего волокнистого материала, пропитанного связующим, с чередованием поперечных и продольных слоев, пропускание пакета через формующую фильеру, полимеризацию. Особенность заключается в том, что перед формированием пакета осуществляют укладку внутренней пленки и первого поперечного слоя на непрерывно движущиеся оправки, раскладку каждого продольного слоя ведут посредством пластины с фильерными отверстиями, размещенными с обеспечением образования граней на изделии в зависимости от конфигурации его поперечного сечения, при пропускании пакета через формующую фильеру к нему прикладывают усилие подпрессовки, при этом материал изделия подвергают полимеризации в один прием после укладки верхнего слоя.The problem is solved by the proposed method for manufacturing hollow shaped products from polymer composite materials, including forming a bag by continuous layer-by-layer laying of a reinforcing fibrous material impregnated with a binder, alternating transverse and longitudinal layers, passing the bag through a forming die, polymerization. The peculiarity lies in the fact that before forming the package, the inner film and the first transverse layer are laid on continuously moving mandrels, the layout of each longitudinal layer is carried out by means of a plate with die holes placed to ensure the formation of faces on the product, depending on the configuration of its cross section, when passing the package through the forming die, a pressing force is applied to it, while the material of the product is polymerized in one step after laying the top on the layer.
В частности, формирование пакета осуществляют многостадийно, исходя из необходимой толщины изделия.In particular, the formation of the package is carried out in stages, based on the required thickness of the product.
В частности, после пропускания через формующую фильеру осуществляют обмотку пакета лентой.In particular, after passing through the forming die, the package is wrapped with tape.
В частности, перед полимеризацией осуществляют укладку наружной пленки.In particular, before polymerization, the outer film is laid.
Проведенный сопоставительный анализ показывает, что заявляемый способ отличается от ближайшего аналога иным порядком выполнения действий; наличием дополнительного воздействия на изготавливаемое изделие (подпрессовка); наличием действия по укладке первого слоя армирования именно поперечным (в способе по прототипу обязательно выполняют первый слой однонаправленным); наличием использования при осуществлении способа раскладочной пластины с фильерными отверстиями для образования граней; осуществлением полимеризации материала изделия в один прием после формирования пакета (в прототипе - на каждой стадии формирования пакета); отсутствием приложения разрушающих усилий к изделию при снятии его с элемента, определяющего форму внутреннего сечения.A comparative analysis shows that the inventive method differs from the closest analogue in a different order of actions; the presence of additional effects on the manufactured product (prepress); the presence of the laying action of the first reinforcement layer is precisely transverse (in the prototype method, the first layer must be unidirectional); the presence of use in the implementation of the method of the folding plate with die holes for the formation of faces; the polymerization of the product material in one step after the formation of the package (in the prototype at each stage of the formation of the package); the lack of application of destructive forces to the product when removing it from the element that determines the shape of the internal section.
Способ изготовления полых профильных изделий из полимерных композиционных материалов осуществляют с помощью установки, содержащей шпулярник, пропиточное устройство, узел раскладки продольного слоя, формующую фильеру, средство укладки поперечного слоя, тянущее устройство и элемент, определяющий форму внутреннего сечения изделия. Особенность заключается в том, что элемент, определяющий форму внутреннего сечения изделия выполнен в виде непрерывно движущихся оправок, размещенных на элементах, центрирующих их относительно формующей фильеры, средство укладки поперечного слоя представляет собой вертлюг, после которого расположен полимеризационный тракт, при этом узел раскладки продольного слоя снабжен пластиной с фильерными отверстиями, размещенными с обеспечением образования граней на изделии в зависимости от конфигурации его поперечного сечения, расположен между пропиточным устройством и формующей фильерой, оснащенной устройством подпрессовки, причем перед шпулярником последовательно размещены загрузочное устройство, стыкующее устройство, тянущий механизм, укладчик внутренней пленки и вертлюг для укладки первого поперечного слоя.A method of manufacturing a hollow core products from polymer composite materials is carried out using an installation containing creel, impregnating device, a layout unit for the longitudinal layer, a forming die, means for laying the transverse layer, a pulling device and an element that determines the shape of the internal section of the product. The peculiarity lies in the fact that the element that determines the shape of the internal section of the product is made in the form of continuously moving mandrels placed on the elements centering them relative to the forming die, the means for laying the transverse layer is a swivel, after which the polymerization path is located, while the longitudinal layer equipped with a plate with spinneret holes placed to ensure the formation of faces on the product, depending on the configuration of its cross section, located I’m waiting for an impregnating device and a forming die equipped with a prepress device, with a loading device, a joining device, a pulling mechanism, an inner film stacker and a swivel for laying the first transverse layer in series in front of the creel.
В частности, установка содержит, по меньшей мере, два модуля, каждый из которых включает шпулярник, пропиточное устройство, узел раскладки продольного слоя, формующую фильеру, оснащенную устройством подпрессовки, средство укладки поперечного слоя.In particular, the installation contains at least two modules, each of which includes creel, impregnation device, a longitudinal layer layout unit, a forming die equipped with a prepress device, and a means for laying the transverse layer.
В частности, после средства укладки поперечного слоя размещен обмоточный узел, содержащий устройства для пропитки и укладки лент.In particular, after the means for laying the transverse layer, a winding assembly is placed containing devices for impregnating and laying the tapes.
В частности, перед полимеризационным трактом размещен укладчик наружной пленки.In particular, an outer film stacker is placed in front of the polymerization tract.
Предлагаемая установка для осуществления способа отличается от прототипа использованием иного элемента, определяющего форму внутреннего сечения изделия, - в виде непрерывно движущихся оправок (в прототипе - неподвижный дорн); перераспределением функций между конструктивными элементами установки - формующая фильера и полимеризационный тракт разнесены друг от друга (в прототипе - для формования и полимеризации используют обогреваемую фильеру); наличием раскладочной пластины с фильерными отверстиями; наличием устройства подпрессовки; иной компоновкой установки в целом; наличием дополнительного вертлюга для поперечной укладки первого слоя.The proposed installation for implementing the method differs from the prototype in the use of another element that determines the shape of the internal section of the product, in the form of continuously moving mandrels (in the prototype - a stationary mandrel); the redistribution of functions between the structural elements of the installation - the forming die and the polymerization path are spaced from each other (in the prototype, a heated die is used for molding and polymerization); the presence of a folding plate with die holes; the presence of a prepress device; a different layout of the installation as a whole; the presence of an additional swivel for transverse laying of the first layer.
Заявляемая установка содержит (см. чертеж) загрузочное устройство 1, стыкующее устройство 2, тянущее устройство 3, укладчик внутренней пленки 4, вертлюг для укладки первого поперечного слоя 5, состыкованные друг с другом непрерывно движущиеся оправки 6, по меньшей мере, два модуля А, каждый из которых содержит шпулярник 7, пропиточное устройство 8, узел 9 раскладки продольного слоя, снабженный пластиной (условно не показана) с фильерными отверстиями, формующую фильеру 10 с устройством подпрессовки (условно не показано), вертлюг 11 для укладки каждого последующего поперечного слоя. Оправки 6 размещены на элементах 12, регулирующих их положение относительно каждой формующей фильеры 10. За последним модулем А размещен полимеризационный тракт 13, отрезное устройство 14. После вертлюга для укладки поперечного слоя 11 последнего модуля А могут быть размещены обмоточный узел 15 и укладчик наружной пленки 16 в зависимости от требований физико-механических характеристик и требований к поверхности изделия.The inventive installation comprises (see drawing) a loading device 1, a docking device 2, a pulling device 3, an inner film stacker 4, a swivel for laying the first transverse layer 5, continuously moving mandrels 6 joined together, at least two modules A, each of which contains creel 7, impregnating device 8, node 9 layout of the longitudinal layer, equipped with a plate (not shown conventionally) with die holes, forming a die 10 with a prepress device (not shown conventionally), swivel 11 for laying each of the subsequent cross-layer. The mandrels 6 are placed on the elements 12 that regulate their position relative to each forming die 10. Behind the last module A there is a polymerization path 13, a cutting device 14. After the swivel for laying the transverse layer 11 of the last module A, a winding assembly 15 and an outer film stacker 16 can be placed depending on the requirements of physical and mechanical characteristics and surface requirements of the product.
Предлагаемая установка для изготовления полых профильных изделий работает следующим образом.The proposed installation for the manufacture of hollow core products is as follows.
Перед запуском установки выставляют плеть оправок 6 элементами 12 относительно каждой фильеры 10 с допуском ±0,05 мм. Узел 9 раскладки продольного слоя также выставляют соосно каждой фильере 10 с допуском ±0,05 мм. При этом раскладочная пластина должна быть перпендикулярна плети оправок 6. Производят заправку внутренней пленки с укладчика 4, укладку первого внутреннего поперечного слоя с дополнительного вертлюга 5 плотно уложенными друг к другу витками. Затем расчетное количество продольных жгутов снимают со шпулярника 7, пропускают последовательно через пропиточное устройство 8 с отжимом, узел раскладки продольного слоя 9, в котором раскладку ведут посредством пластины с фильерными отверстиями, размещенными с обеспечением образования граней изделия, формующую фильеру 10, расчетные размеры которой обеспечивают равнотолщинную укладку и предотвращают сползание волокнистого материала с углов граней изготавливаемого изделия, и на выходе из которой прикладывают усилие подпрессовки, а затем закрепляют нитями с вертлюга 11 на плети оправок 6. Осуществляют формирование пакета на непрерывно движущихся оправках 6 путем послойной укладки армирующего волокнистого материала с чередованием поперечных и продольных слоев, исходя из необходимой толщины стенки изделия. С обмоточного узла 15, оснащенного барабаном с лентой (стекло, базальт, уголь, лента из органоволокна), снимают ленту и закрепляют ее на плети оправок 6 пленкой с укладчика 16. Производят отверждение готового пакета в полимеризационном тракте 13. На отрезном устройстве 14 осуществляют разрезку и съем изделия с оправок.Before starting the installation, put out the mandrel 6 elements 12 relative to each die 10 with a tolerance of ± 0.05 mm. The node 9 layout of the longitudinal layer is also exposed coaxially to each die 10 with a tolerance of ± 0.05 mm. In this case, the folding plate should be perpendicular to the whip of the mandrels 6. Refuel the inner film from the stacker 4, lay the first inner transverse layer from the additional swivel 5 tightly stacked to each other. Then the estimated number of longitudinal bundles is removed from the creel 7, passed sequentially through the impregnating device 8 with an extraction, the layout unit of the longitudinal layer 9, in which the layout is carried out by means of a plate with die holes arranged to form the faces of the product, forming a die 10, the calculated dimensions of which provide equal thickness laying and prevent the sliding of fibrous material from the corners of the faces of the manufactured product, and at the outlet of which a pressing force is applied, and then they are fixed with threads from the swivel 11 on the whip of the mandrels 6. The package is formed on continuously moving mandrels 6 by layer-by-layer laying of the reinforcing fibrous material with alternating transverse and longitudinal layers, based on the required wall thickness of the product. From the winding unit 15, equipped with a drum with a tape (glass, basalt, coal, organ fiber tape), remove the tape and fix it on the mandrel 6 with foil from the stacker 16. The finished bag is cured in the polymerization path 13. On the cutting device 14, cut and eat the product from the mandrels.
Пример параметров технологического процесса при изготовлении многогранной трубки хоккейной клюшки с использованием двух модулей А, в каждом из которых:An example of process parameters in the manufacture of a multi-faceted hockey stick tube using two modules A, in each of which:
- используют 46 жгутов ЕС 17-1200 и 46 жгутов ЕС 17-420;- use 46 harnesses of the EU 17-1200 and 46 harnesses of the EU 17-420;
- формируют 2 поперечных слоя, укладываемых вертлюгом 11 с использованием 4 нитей ЕС 6-28×2;- form 2 transverse layers stacked swivel 11 using 4 threads of the EU 6-28 × 2;
при этом:wherein:
- используют 2 нити ЕС 6-28×2 для формирования первого поперечного слоя;- use 2 EU threads 6-28 × 2 to form the first transverse layer;
- температура связующего в пропиточных устройствах - 45-55°С;- the temperature of the binder in the impregnating devices is 45-55 ° C;
- температура формующих фильер для прогрева связующего - 45-55°С;- the temperature of the forming dies for heating the binder is 45-55 ° C;
- температура полимеризационного тракта - 180-250°С;- the temperature of the polymerization tract is 180-250 ° C;
- используют обмоточную стеклоленту шириной 100 мм и толщиной 0,25 мм;- use a winding glass tape 100 mm wide and 0.25 mm thick;
- скорость протяжки - 0,8-1 м/мин.- pulling speed - 0.8-1 m / min.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления полых профильных изделий из полимерных композиционных материалов и установка для его осуществления практически реализуемы, экономически привлекательны (скорость протяжки выше по сравнению с прототипом), позволяют удовлетворить давно существующую потребность в технических решениях в области изготовления многогранных полых изделий.Thus, the proposed method for the manufacture of hollow shaped products from polymer composite materials and the installation for its implementation are practically feasible, economically attractive (the drawing speed is higher compared to the prototype), they can satisfy the long-standing need for technical solutions in the field of manufacturing multifaceted hollow products.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007125341/12A RU2345889C1 (en) | 2007-07-04 | 2007-07-04 | Method for production of hollow molded products from polymer composite materials and installation for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007125341/12A RU2345889C1 (en) | 2007-07-04 | 2007-07-04 | Method for production of hollow molded products from polymer composite materials and installation for its realisation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2345889C1 true RU2345889C1 (en) | 2009-02-10 |
Family
ID=40546658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007125341/12A RU2345889C1 (en) | 2007-07-04 | 2007-07-04 | Method for production of hollow molded products from polymer composite materials and installation for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2345889C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2635137C2 (en) * | 2016-03-28 | 2017-11-09 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗаряД" | Method for producing stick from composite polymers |
-
2007
- 2007-07-04 RU RU2007125341/12A patent/RU2345889C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2635137C2 (en) * | 2016-03-28 | 2017-11-09 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗаряД" | Method for producing stick from composite polymers |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2716897C (en) | Method for manufacturing a profiled preform and a profiled frp-component, pultrusion system, as well as pressing device for carrying out the method | |
| CN101663155B (en) | Method for manufacture of a complex part of a composite material with long fibers and heat-curable matrix | |
| EP0271026A2 (en) | Pultrasion apparatus, process and product | |
| JP2009545466A (en) | Method of forming a plurality of fiber composite components | |
| EP3351362B1 (en) | Pultrusion apparatus | |
| CN106163755B (en) | Method for preparing a fibrous material pre-impregnated with a thermoplastic polymer by means of a supercritical gas | |
| RU2013102597A (en) | METHOD FOR MANUFACTURING REINFORCED UNIQUE ORIENTED ORIENTED PROFILES | |
| CA2715172A1 (en) | Method and device for producing fiber-reinforced plastic profile parts | |
| KR20150024841A (en) | Pul-core method with a pmi foam core | |
| JP2018062641A (en) | Unidirectional prepreg, fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, methods of producing unidirectional prepreg and fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, and, molding | |
| WO2018134324A1 (en) | Continuous fibrous tape comprising fibres and method for making such tape | |
| CN114523694A (en) | Production process and production equipment for carbon fiber coated glass fiber pultruded panel | |
| RU2345889C1 (en) | Method for production of hollow molded products from polymer composite materials and installation for its realisation | |
| RU2417889C1 (en) | Composite reinforcement production line | |
| EP2403705B1 (en) | Method and kit for manufacturing composite parts | |
| CN103707561A (en) | Composite interlayer material lamp rod and quick molding method thereof | |
| US3215583A (en) | Integral structure | |
| JP2659110B2 (en) | Fiber reinforced resin composite pipe and method for producing the same | |
| US20090126860A1 (en) | Prepeg pultrusion | |
| WO2023126392A1 (en) | Method for manufacturing a composite filament and use thereof | |
| JPH0249222B2 (en) | ||
| CN111438963B (en) | Preparation method of continuously-wound glass fiber reinforced plastic ribbed pipe | |
| CN211942186U (en) | Double-deck stack unloading equipment about production twines FRP pipe in succession | |
| KR20220038050A (en) | Pultrusion of profiles with non-uniform cross-sections | |
| KR101914699B1 (en) | Hybrid material having tailored mechanical and functional performance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20110217 |