RU2634016C2 - Method to produce multilayer article of polymer composite material - Google Patents
Method to produce multilayer article of polymer composite material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634016C2 RU2634016C2 RU2016101094A RU2016101094A RU2634016C2 RU 2634016 C2 RU2634016 C2 RU 2634016C2 RU 2016101094 A RU2016101094 A RU 2016101094A RU 2016101094 A RU2016101094 A RU 2016101094A RU 2634016 C2 RU2634016 C2 RU 2634016C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- mat
- middle layer
- layer
- symmetry
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 26
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 5
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 3
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 3
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 3
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 claims description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract 1
- 238000009755 vacuum infusion Methods 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 229920006241 epoxy vinyl ester resin Polymers 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000011185 multilayer composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C43/20—Making multilayered or multicoloured articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
- E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
- E04C2/10—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products
- E04C2/24—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products laminated and composed of materials covered by two or more of groups E04C2/12, E04C2/16, E04C2/20
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу изготовления многослойного изделия из композиционного материала для промышленного и гражданского строительства, в том числе мостостроения и может быть использовано, например, для изготовления главных балок пролетов мостов из композиционных материалов методом закрытого формования, в частности, методом вакуумной инфузии.The invention relates to a method for manufacturing a multilayer product made of composite material for industrial and civil engineering, including bridge building, and can be used, for example, for the manufacture of the main beams of bridge spans from composite materials by closed molding, in particular, by vacuum infusion.
В настоящее время полимерные композиционные материалы находят все более широкое применение в различных отраслях техники и промышленности, что обусловлено их свойствами, выгодно отличающими их от традиционных материалов.Currently, polymer composite materials are increasingly used in various branches of technology and industry, due to their properties that distinguish them from traditional materials.
Основными требованиями, предъявляемыми к многослойным композиционным материалам, являются возможность изготовления изделий больших размеров, различной формы и постоянного качества по прочности, жесткости, влаго- и коррозионной стойкости. Наибольшее распространение получили трехслойные конструкции или сандвич конструкции, в которых внешние слои воспринимают растягивающие и сжимающие усилия, а средний слой обеспечивает восприятие поперечных усилий.The main requirements for multilayer composite materials are the ability to manufacture products of large sizes, various shapes and constant quality in terms of strength, stiffness, moisture and corrosion resistance. The most widely used are three-layer structures or sandwich structures, in which the outer layers perceive tensile and compressive forces, and the middle layer provides the perception of transverse forces.
Процесс изготовления многослойных композиционных изделий методом вакуумной инфузии основан на использовании вакуумного давления, при реализации процесса армирующий материал, средний слой выкладывают в оснастку-матрицу, создают вакуум и подают связующий материал в виде смолы.The process of manufacturing multilayer composite products by vacuum infusion is based on the use of vacuum pressure, when implementing the process, the reinforcing material, the middle layer is laid out in a snap-matrix, a vacuum is created and the binder material is supplied in the form of resin.
Известен способ изготовления многослойных изделий из композиционных материалов (см. патент RU №2429155, опубл. 20.09.2011 г.), заключающийся в формировании среднего слоя в виде гофрированного элемента, заполненного брусками пенопласта заданной формы поперечного сечения с продольным проводящим связующее каналом в их основаниях, причем панель получают за один процесс, путем формовки на матрице с жестким пуансоном с применением вакуума. Далее на изготовленную панель поочередно на противолежащие поверхности наформовывают несущие слои из армирующего материала.A known method of manufacturing multilayer products from composite materials (see patent RU No. 2429155, publ. September 20, 2011), which consists in the formation of the middle layer in the form of a corrugated element filled with foam bars of a given cross-sectional shape with a longitudinal conductive connecting channel at their bases moreover, the panel is obtained in one process, by molding on a matrix with a rigid punch using vacuum. Then, on the fabricated panel, bearing layers of reinforcing material are alternately molded onto opposite surfaces.
Однако при реализации данного способа формирование несущих слоев из армирующего материала осуществляют при перекантовке среднего слоя, что технологически нецелесообразно при изготовлении изделий имеющих значительные площади. Наформовку несущих слоев проводят открытым методом формования, что повышает материало- и трудозатраты, приводит к неравномерному распределению смолы в армирующем материале, к образованию непропитанных участков, процесс имеет низкую экологичность вследствие эмиссии легко летучих веществ.However, when implementing this method, the formation of load-bearing layers of reinforcing material is carried out during re-bridging of the middle layer, which is technologically impractical in the manufacture of products having significant areas. Support layers are formed by the open molding method, which increases material and labor costs, leads to an uneven distribution of resin in the reinforcing material, to the formation of unimpregnated areas, the process has low environmental friendliness due to the emission of volatile substances.
В техническом решении по патенту RU №2507071, опубл. 20.02.2014 г., которое выбрано в качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения, предложен способ изготовления многослойных изделий из композиционного материала, заключающийся в формировании среднего слоя, в укладке последнего на нижний несущий слой на основе мата, размещаемого на днище и боковинах матрицы-оснастки и сформированного из последовательно уложенных друг на друга слоев смолопроводящей сетки, жертвенной ткани и по меньшей мере одного слоя армирующего материала, в последующей укладке на средний слой верхнего несущего слоя в виде мата из последовательно уложенных слоев армирующего материала, жертвенной ткани, смолопроводящей сетки, в формировании вакуумного мешка, в подаче в матрицу-оснастку вакуума и полимерного связующего, в получении готового многослойного изделия из композиционного материала после отверждения полимерного связующего.In the technical solution according to patent RU No. 2507071, publ. 02/20/2014, which is selected as the closest analogue of the invention, a method for manufacturing multilayer products from composite material is proposed, which consists in forming a middle layer, laying the latter on a lower base layer based on a mat placed on the bottom and sides of the snap matrix and formed from successively stacked layers of resin-conducting mesh, sacrificial fabric and at least one layer of reinforcing material, in a subsequent laying on the middle layer of the upper bearing layer a mat of successively stacked layers of the reinforcing material, the sacrificial tissue smoloprovodyaschey grid of a vacuum bag, in applying a vacuum snap-matrix and the polymeric binder, to obtain a finished product of a laminated composite material after curing of the polymeric binder.
При реализации данного технологического процесса используют средний слой из последовательно уложенных в ряд длинномерных брусьев, боковые грани каждого из которых имеют внешнюю оболочку из армированного материала, при этом брусья имеют трапециевидное поперечное сечение, укладку которых при формировании блока осуществляют поочередно широким основанием вверх/вниз, что увеличивает трудозатраты при осуществлении технологического процесса.When implementing this technological process, the middle layer is used from successively laid in a row of long beams, the side faces of each of which have an outer shell of reinforced material, while the beams have a trapezoidal cross section, which are laid during the formation of the block alternately with a wide base up / down, which increases labor costs in the implementation of the process.
Изготовленное в соответствии с данным техническим решением изделие из композиционного материала, по сути, относится к категории строительной конструкции балочного типа с ориентировочно прямоугольным поперечным сечением, от размеров которого зависит, в том числе, надежность и прочность конструкции к деформационным силовым усилиям. При этих обстоятельствах для обеспечения эксплуатационной надежности и прочности изделия изготовленного по данному техническому решению, в том числе с учетом указанного в данном решении используемого для его изготовления материала среднего слоя, необходимо увеличение его материалоемкости, что нецелесообразно для при изготовлении крупногабаритного изделия в виде пролета мостового сооружения, эксплуатируемого в условиях значительных силовых усилий.A product made of a composite material made in accordance with this technical solution, in fact, belongs to the category of a building structure of a beam type with an approximately rectangular cross section, the dimensions of which depend, inter alia, on the reliability and strength of the structure to deformation forces. Under these circumstances, in order to ensure the operational reliability and durability of the product manufactured according to this technical solution, including taking into account the middle layer material used for its manufacture, it is necessary to increase its material consumption, which is impractical for the manufacture of a large-sized product in the form of a bridge span operated in the conditions of considerable power efforts.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа по изготовлению многослойных изделий из композиционного материала на основе крупногабаритного пролета мостового сооружения, имеющего высокую прочность и жесткость при оптимизированных затратах по материалоемкости.The objective of the invention is to provide a method for the manufacture of multilayer products from composite material based on the large span of a bridge structure having high strength and stiffness at optimized material consumption costs.
Для решения поставленной технической задачи предложен способ изготовления многослойного изделия из композиционного материала, заключающийся в формировании среднего слоя, в укладке последнего на нижний несущий слой на основе мата, размещаемого на днище и боковинах матрицы-оснастки и сформированного из последовательно уложенных друг на друга слоев смолопроводящей сетки, жертвенной ткани и по меньшей мере одного слоя армирующего материала, в последующей укладке на средний слой верхнего несущего слоя в виде мата из последовательно уложенных слоев армирующего материала, жертвенной ткани, смолопроводящей сетки, в формировании вакуумного мешка, в подаче в матрицу-оснастку вакуума и полимерного связующего, в получении готового многослойного изделия из композиционного материала после отверждения полимерного связующего, при этом средний слой в матрице-оснастке формируют с U-образным профилем поперечного сечения, который образуют из оппозитно расположенных относительно продольно-вертикальной плоскости симметрии матрицы-оснастки L-образных блоков и размещаемого между горизонтально-ориентированными участками блоков в направлении названной плоскости симметрии клиновидного закладного бруса для фиксации L-образных блоков между собой и прижима их к нижнему несущему слою мата, уложенного в матрицу-оснастку.To solve the technical problem, a method for manufacturing a multilayer product from composite material is proposed, which consists in forming the middle layer, laying the latter on a lower base layer based on a mat placed on the bottom and sides of the tooling matrix and formed from successively laid layers of resin-conducting mesh , sacrificial fabric and at least one layer of reinforcing material, in a subsequent laying on the middle layer of the upper bearing layer in the form of a mat of sequentially laid layers of reinforcing material, sacrificial fabric, resin-conducting mesh, in the formation of a vacuum bag, in the supply of a vacuum and a polymer binder to the snap matrix, in the preparation of a finished multilayer product from composite material after curing the polymer binder, the middle layer in the snap matrix is formed with U-shaped cross-sectional profile, which is formed from the opposite-arranged relative to the longitudinally vertical plane of symmetry of the snap-in matrix of L-shaped blocks and placed between th izontalno-oriented portions of the blocks in the direction of said plane of symmetry of the wedge for laying timber fixation L-shaped blocks together and clamp them to the lower carrier layer mat laid in a matrix-tooling.
Согласно изобретению, каждый L-образный блок образуют из ряда параллельно расположенных горизонтальных брусьев, поперечно ориентированных к продольно-вертикальной плоскости симметрии матрицы-оснастки, и соединяемых с ними брусьев, вертикально ориентированных и параллельных к боковинам матрицы-оснастки.According to the invention, each L-shaped block is formed of a series of parallel horizontal bars arranged transversely to the longitudinally vertical plane of symmetry of the tool matrix, and bars connected to them, vertically oriented and parallel to the sides of the tool matrix.
Согласно изобретению, при образовании L-образного блока на боковых гранях каждого горизонтально и вертикально ориентированного бруса формируют внешнюю оболочку из армированного материала.According to the invention, when an L-shaped block is formed on the side faces of each horizontally and vertically oriented beam, an outer shell of reinforced material is formed.
Согласно изобретению, при формировании среднего слоя с U-образным профилем поперечного сечения с каждой стороны продольно-вертикальной плоскости симметрии матрицы-оснастки используют ряд последовательно размещаемых L-образных блоков.According to the invention, when forming the middle layer with a U-shaped cross-sectional profile on each side of the longitudinally vertical plane of symmetry of the tooling matrix, a series of successively placed L-shaped blocks are used.
Согласно изобретению, при формировании среднего слоя с U-образным профилем поперечного сечения между смежно расположенными в ряду L-образными блоками размещают сухой пористый смолопроводящий мат.According to the invention, when forming the middle layer with a U-shaped cross-sectional profile, a dry porous resin-conducting mat is placed between adjacent L-shaped blocks in a row.
Согласно изобретению, при формировании L-образного блока используют брусья изготовленные из конструкционного материала на основе бруса из клееного шпона типа LVL-брус.According to the invention, when forming the L-shaped block, bars are used made of a structural material based on a beam of glued veneer of the LVL-beam type.
Согласно изобретению, при формировании L-образного блока используют брусья из вспененного полимерного материала выбранного из группы пенополивинилхлорид, пенополиуретан, полиэтилентерефталат, пенополистирол или комбинацию указанных материалов.According to the invention, in the formation of the L-shaped block, bars made of foamed polymeric material selected from the group of polyvinyl chloride, polyurethane foam, polyethylene terephthalate, polystyrene foam or a combination of these materials are used.
Согласно изобретению, при изготовлении многослойных изделий используют армирующие материалы, выбранные из группы стеклоткань, стекломат, углеродная ткань, полиамидная ткань, полиэфирная ткань или гибридные армирующие материалы.According to the invention, in the manufacture of multilayer products using reinforcing materials selected from the group of fiberglass, glass mat, carbon fabric, polyamide fabric, polyester fabric or hybrid reinforcing materials.
Согласно изобретению, при изготовлении многослойных изделий используют полимерное связующее, выбранное из группы полиэфирные, винилэфирные, эпоксидные и эпоксивинилэфирные смолы.According to the invention, in the manufacture of multilayer products using a polymer binder selected from the group of polyester, vinyl ester, epoxy and epoxy vinyl ester resins.
При реализации изобретения благодаря формированию среднего слоя из L-образных блоков и размещаемого между ними клиновидного закладного бруса формируемый средний слой имеет U-образный профиль, что соответствует конструкции балки швеллерообразного типа, имеющей свойственную данному типу конструкционных изделий высокую надежность и прочность, при этом формирование названного среднего слоя из L-образных блоков способствует оптимизации затрат по материалоемкости изготовления многослойного крупногабаритного изделия из композиционного материала.When implementing the invention, due to the formation of the middle layer of L-shaped blocks and a wedge-shaped embedded beam placed between them, the formed middle layer has a U-shaped profile, which corresponds to the design of a channel-type beam having high reliability and strength inherent to this type of structural products, while forming the middle layer of L-shaped blocks helps to optimize the cost of material consumption of manufacturing a multilayer large-sized product from composite material.
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений, имеющих аналогичную заявляемому техническому решению совокупность признаков для решения заявленного технического результата, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям изобретения: «новизна», «изобретательский уровень».In the analysis of the prior art, no technical solutions have been identified that have a set of features similar to the claimed technical solution for solving the claimed technical result, which indicates the compliance of the claimed technical solution with the criteria of the invention: "novelty", "inventive step".
При реализации изобретения используют традиционно известные материалы и технологическое оборудование, что свидетельствует о соответствии его критерию «промышленная применимость».When implementing the invention, traditionally known materials and technological equipment are used, which indicates the compliance with its criterion of "industrial applicability".
Изобретение поясняется нижеприведенным описанием и графическими материалами, где на:The invention is illustrated by the following description and graphic materials, where:
рис. 1 показан поперечный разрез матрицы-оснастки с размещенными в ней технологическими компонентами для изготавливаемого многослойного изделия;fig. 1 shows a cross-section of a tooling matrix with technological components located therein for a multilayer product to be manufactured;
рис. 2 показан средний слой с U-образным профилем поперечного сечения для изготавливаемого многослойного изделия, вид спереди;fig. 2 shows a middle layer with a U-shaped cross-sectional profile for the manufactured multilayer product, front view;
рис. 3 показан общий вид L-образного блока для формирования среднего слоя с U-образным профилем поперечного сечения (аксонометрия);fig. 3 shows a general view of an L-shaped block for forming a middle layer with a U-shaped cross-sectional profile (axonometry);
рис. 4 показан фрагмент L-образного блока в варианте формирования внешней оболочки из армированного материала на горизонтально ориентированных брусьях указанного блока.fig. 4 shows a fragment of an L-shaped block in an embodiment of forming an outer shell of reinforced material on horizontally oriented bars of said block.
Для реализации изобретения используют известные в различных отраслях промышленности для создания и проектирования композиционных материалов технологические компоненты и оборудование, а именно:To implement the invention, technological components and equipment known in various industries are used to create and design composite materials, namely:
вспененный полимерный материал на основе полимерного жесткого материала, имеющего адгезию к используемому полимерному связующему. В качестве вспененного полимерного материала может быть использован пенополивинилхлорид, пенополиуретан, полиэтилентерефталат, пенополистирол или комбинация указанных материалов;foamed polymeric material based on a polymeric rigid material having adhesion to the polymeric binder used. As the foamed polymeric material can be used polyvinyl chloride, polyurethane foam, polyethylene terephthalate, polystyrene foam or a combination of these materials;
армирующий материал может представлять собой стеклоткань, стекломат, углеродную ткань, полиамидную ткань, полиэфирную ткань и гибридные армирующие материалы. При реализации изобретения в качестве армирующего материал используют стеклоткань, стекломат или углеродную ткань, предпочтительно, для изготовления многослойного (трехслойного) изделия по изобретению используют мультиаксиальные ткани;the reinforcing material may be fiberglass, glass mat, carbon fabric, polyamide fabric, polyester fabric, and hybrid reinforcing materials. When implementing the invention, fiberglass, glass fiber or carbon fabric is used as the reinforcing material, preferably, for the manufacture of a multilayer (three-layer) product according to the invention, multiaxial fabrics are used;
полимерное связующее может быть выбрано из группы термореактивных полимерных связующих, таких как эпоксидная, эпоксивинилэфирная, винилэфирная, полиимидная смола или полиэфирная смола или комбинации указанных смол. При использовании полимерного связующего учитывается их совместимость с использованием материала среднего слоя на основе вспененного полимерного материала. В качестве полимерного связующего для изготовления изделия по изобретению, предпочтительно, использовали трудногорючую эпоксивинилэфирную смолу Ashland Derakane 510А-40.the polymeric binder may be selected from the group of thermosetting polymeric binders, such as epoxy, epoxy vinyl ester, vinyl ester, polyimide resin or polyester resin, or combinations of these resins. When using a polymer binder, their compatibility with the use of the middle layer material based on foamed polymeric material is taken into account. Ashland Derakane 510A-40, a slow-burning epoxy vinyl ester resin, was preferably used as the polymer binder for the manufacture of the article of the invention.
конструкционный материал на основе бруса из клееного шпона, изготовленного по технологии склейки нескольких слоев лущеного шпона хвойных пород толщиной порядка 3 мм, при параллельном расположении волокон древесины смежных слоев. Данный конструкционный материал имеет торговое наименование ЛВЛ-брус (брус LVL). Благодаря своей однородной структуре брус LVL обладает высокой прочностью при нагрузке. В силу чего основное применение брусьев LVL - это несущие элементы каркаса;structural material on the basis of a glued veneer beam made by gluing several layers of peeled softwood veneer with a thickness of about 3 mm, with a parallel arrangement of wood fibers of adjacent layers. This structural material has the trade name LVL-beam (LVL beam). Due to its homogeneous structure, LVL timber has high strength under load. Therefore, the main application of LVL bars is the supporting elements of the frame;
пористый смолопроводящий мат, предпочтительно, торговое наименование «Combiflow», который сшит с двумя слоями стекломата с добавлением слоя поверхностной вуали. Материал характеризуется хорошим качеством поверхности, эластичный, пухлый, хорошо заполняет сложные формы, имеет очень высокую скорость пропитки даже при высоком сжатии, не содержит химических связующих.a porous resinous mat, preferably the trade name “Combiflow”, which is stitched with two layers of glass mat with the addition of a layer of surface veil. The material is characterized by good surface quality, elastic, puffy, fills complex forms well, has a very high impregnation rate even with high compression, does not contain chemical binders.
Для реализации изобретения использовали также смолопроводящую сетку марки Green flow 75, жертвенную ткань марки Econostinch и технологическое оборудование для осуществления процесса вакуумной инфузии для формования изделий из композиционных материалов на основе трехслойных конструкций. Технологическое оборудование содержит:To implement the invention, a resin flow mesh of the Green flow 75 brand, sacrificial fabric of the Econostinch brand and technological equipment for the implementation of the vacuum infusion process for molding products from composite materials based on three-layer structures were also used. Technological equipment contains:
матрицу-оснастку с днищем и боковинами, формирующими рабочую полость предназначенную для размещения технологического мата сформированного на основе последовательно уложенных слоев армирующего материала, жертвенной ткани, смолопроводящей сетки и для укладки на названный мат среднего слоя изготавливаемого изделия;a snap-in matrix with a bottom and sides that form a working cavity designed to accommodate a technological mat formed on the basis of successively stacked layers of reinforcing material, sacrificial fabric, resin-conducting mesh and for laying on the said mat the middle layer of the manufactured product;
герметичную пленку, прилегающую к матрице-оснастке и охватывающую средний слой с уложенным на него верхним технологическим матом;a tight film adjacent to the snap-in matrix and covering the middle layer with the upper technological mat laid on it;
вакуум-установку и установку подачи связующего в рабочую полость матрицы-оснастки для пропитывания расположенных в ней технологических компонентов, предназначенных для формирования изделия.a vacuum unit and a unit for supplying a binder to the working cavity of the tooling matrix for impregnating the technological components located therein, designed to form the product.
Процесс изготовления многослойных изделий из композиционного материала при реализации изобретения осуществляют следующим образом:The manufacturing process of multilayer products from composite material during the implementation of the invention is as follows:
- в рабочей полости матрицы-оснастки формируют средний слой с U-образным профилем поперечного сечения. Для образования U-образного профиля поперечного сечения среднего слоя используют L-образные блоки 1. Блоки 1 оппозитно размещают относительно продольно-вертикальной плоскости симметрии I-I матрицы-оснастки 2 при укладке на нижний несущий слой на основе мата, размещаемого на днище и боковинах матрицы-оснастки и сформированного из последовательно уложенных друг на друга слоев смолопроводящей сетки, жертвенной ткани и по меньшей мере одного слоя армирующего материала. Между горизонтально-ориентированными участками блоков 1 в направлении названной плоскости симметрии устанавливают клиновидный закладной брус 3, который обеспечивает фиксацию L-образных блоков между собой и прижим L-образных блоков к нижнему несущему слою мата (см. рис. 1, 2).- in the working cavity of the tooling matrix, a middle layer with a U-shaped cross-sectional profile is formed. For the formation of a U-shaped cross-sectional profile of the middle layer, L-
Предпочтительно, при формировании среднего слоя с U-образным профилем поперечного сечения с каждой стороны продольно-вертикальной плоскости симметрии матрицы-оснастки используют ряд последовательно размещаемых L-образных блоков 1 (не показано), что упрощает процесс формирования среднего слоя с U-образным профилем поперечного сечения, снижает трудозатраты на изготовление крупногабаритного многослойного изделия из композиционного материала.Preferably, when forming a middle layer with a U-shaped cross-sectional profile on each side of the longitudinally vertical plane of symmetry of the tooling matrix, a series of sequentially placed L-shaped blocks 1 (not shown) are used, which simplifies the process of forming the middle layer with a U-shaped cross-sectional profile cross-section, reduces labor costs for the manufacture of large multi-layer products from composite material.
Предпочтительно, для образования каждого L-образного блока используют параллельно расположенные горизонтальные брусья 4, поперечно ориентированные к продольно-вертикальной плоскости симметрии I-I матрицы-оснастки, и соединяемые с ними брусья 5, вертикально ориентированные и параллельные к боковинам 6 матрицы-оснастки. В качестве средств соединения брусьев 4 и 5 между собой при формировании L-образных блоков могут быть использованы, например, накладки 7, которые размещают с внешней стороны крайних брусьев блока 1 и соединяют их между собой жесткими тягами, размещаемыми в соосно выполненных отверстиях (см. рис. 3). При образовании L-образного блока на боковых гранях каждого горизонтально и вертикально ориентированного бруса 4, 5 формируют внешнюю оболочку 8 из армированного материала (см. рис. 4).Preferably, for the formation of each L-shaped block, parallel
Благодаря описанному расположению горизонтально и вертикально ориентированных брусьев, образующих L-образный блок и наличие внешней оболочки из армированного материала на каждом брусе блока при осуществлении технологического процесса вакуумной инфузии образуется готовое изделие, имеющее в направлении продольной оси значительное количество поперечно ориентированных ребер жесткости (на основе стеклянных волокон и смолы), что повышает жесткость и прочность многослойного изделия из композиционного материала и его эксплуатационную надежность к силовым усилиям (растягивающим, сжимающим и поперечно направленным).Due to the described arrangement of horizontally and vertically oriented bars forming an L-shaped block and the presence of an outer shell of reinforced material, a finished product is formed on each beam of the block during the implementation of the vacuum infusion process, having a significant number of transversely oriented stiffeners in the direction of the longitudinal axis (based on glass fibers and resins), which increases the rigidity and strength of a multilayer product made of composite material and its operational Reliability to power efforts (tensile, compressive and transversely directed).
Для формирования среднего слоя с U-образным профилем поперечного сечения между смежно расположенными в ряду L-образными блоками 1 размещают сухой пористый смолопроводящий мат, в качестве которого, предпочтительно, используют мат «Combiflow». Выбор данного материала, характерной особенностью которого, в том числе является высокая скорость пропитки, оптимально по условиям стыковки смежных блоков между собой в процессе подачи в рабочую полость матрицы-оснастки полимерного связующего.To form a middle layer with a U-shaped cross-sectional profile, a dry porous resin-conducting mat is placed between adjacent L-
В целом, использование для формирования среднего слоя ряда последовательно размещаемых L-образных блоков 1 с каждой стороны продольно-вертикальной плоскости симметрии матрицы-оснастки при наличии сухого пористого смолопроводящего мата между смежными блоками 1 соответствующего ряда сокращаются затраты на формирование монолитного среднего слоя с U-образным профилем поперечного сечения, обеспечивается прочность стыковки смежных блоков в процессе вакуумной инфузии, что в целом повышает жесткость готовых изделий из композиционных материалов.In general, the use for the formation of the middle layer of a series of successively placed L-
Предпочтительно, при формировании L-образного блока используют брусья, изготовленные из конструкционного материала на основе бруса из клееного шпона типа LVL-брус. Использование бруса из клееного шпона (LVL-брус) наиболее оптимально по условиям изготовления многослойного изделия из композиционного материала, эксплуатации которого связана со значительными силовыми нагрузками, что характерно для конструкционных изделий в мостостроении.Preferably, when forming the L-shaped block, bars are used made of a structural material based on a beam of glued veneer of the LVL-beam type. The use of glued veneer lumber (LVL-beam) is most optimal according to the conditions of manufacturing a multilayer product from composite material, the operation of which is associated with significant power loads, which is typical for structural products in bridge building.
Процесс изготовления готового многослойного изделия из композитного материала осуществляют в соответствии с известным технологическим процессом вакуумной инфузии, при реализации которого получают готовое многослойное изделие из композиционного материала на основе среднего слоя и армирующих его противолежащие внешние поверхности по боковым граням композитные слои на основе стеклоткани и смолы.The manufacturing process of the finished multilayer product from a composite material is carried out in accordance with the known technological process of vacuum infusion, during the implementation of which a finished multilayer product is made from composite material based on the middle layer and composite layers based on fiberglass and resin reinforcing its opposite external surfaces on the side faces.
При реализации технологического процесса изготовлено крупногабаритное изделие из композиционного материала, представляющее собой трехслойную монолитную конструкцию с U-образным профилем поперечного сечения, которое предназначено для его использования в качестве пролета пешеходного моста, при этом горизонтально-ориентированная часть изделия образует ортотропную плиту, вертикально-ориентированные участки образуют борта, которые используют, в том числе, для крепления перильных ограждений.During the implementation of the process, a large-sized product is made of composite material, which is a three-layer monolithic structure with a U-shaped cross-sectional profile, which is intended for use as a span of a foot bridge, while the horizontally oriented part of the product forms an orthotropic plate, vertically oriented sections form the sides, which are used, inter alia, for fastening railings.
Изготовленное по данному техническому решению трехслойная монолитная конструкция с U-образным профилем поперечного сечения относится к категории строительных балок швеллеробразного типа, осевой момент инерции поперечного сечения которых превышает момент инерции строительных балок с прямоугольным поперечным сечением при равной их материалоемкости.A three-layer monolithic construction made with this technical solution with a U-shaped cross-sectional profile belongs to the category of channel-shaped building beams, the axial moment of inertia of the cross-section of which exceeds the moment of inertia of building beams with a rectangular cross-section with equal material consumption.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016101094A RU2634016C2 (en) | 2016-01-15 | 2016-01-15 | Method to produce multilayer article of polymer composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016101094A RU2634016C2 (en) | 2016-01-15 | 2016-01-15 | Method to produce multilayer article of polymer composite material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016101094A RU2016101094A (en) | 2017-07-20 |
| RU2634016C2 true RU2634016C2 (en) | 2017-10-23 |
Family
ID=59497196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016101094A RU2634016C2 (en) | 2016-01-15 | 2016-01-15 | Method to produce multilayer article of polymer composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2634016C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2688716C1 (en) * | 2018-05-24 | 2019-05-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Композит Сольюшен" | Method of making large-size composite articles by vacuum infusion and composite power beam of bridge section for collapsible bridge structure |
| RU2717445C1 (en) * | 2019-05-23 | 2020-03-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский испытательный институт инженерных войск" Министерства обороны Российской Федерации | Middle section of guide beams of superstructure |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4411939A (en) * | 1979-11-28 | 1983-10-25 | National Research Development Corporation | Conformable reinforcement board |
| RU2429155C1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-09-20 | Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method to manufacture three-layer panels of polymer composite material with middle layer from foam plastic reinforced with stiffening ribs |
| RU2507071C1 (en) * | 2012-06-18 | 2014-02-20 | Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of producing triply polymer composite (tpc) |
| RU2507352C1 (en) * | 2012-06-18 | 2014-02-20 | Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Panel of middle layer and method of its production |
-
2016
- 2016-01-15 RU RU2016101094A patent/RU2634016C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4411939A (en) * | 1979-11-28 | 1983-10-25 | National Research Development Corporation | Conformable reinforcement board |
| RU2429155C1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-09-20 | Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method to manufacture three-layer panels of polymer composite material with middle layer from foam plastic reinforced with stiffening ribs |
| RU2507071C1 (en) * | 2012-06-18 | 2014-02-20 | Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of producing triply polymer composite (tpc) |
| RU2507352C1 (en) * | 2012-06-18 | 2014-02-20 | Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Panel of middle layer and method of its production |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2688716C1 (en) * | 2018-05-24 | 2019-05-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Композит Сольюшен" | Method of making large-size composite articles by vacuum infusion and composite power beam of bridge section for collapsible bridge structure |
| RU2717445C1 (en) * | 2019-05-23 | 2020-03-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский испытательный институт инженерных войск" Министерства обороны Российской Федерации | Middle section of guide beams of superstructure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016101094A (en) | 2017-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2678118C (en) | Panels utilizing a precured reinforced core and method of manufacturing the same | |
| US6558766B2 (en) | Composite wood flooring | |
| US12129611B2 (en) | Composite structural panel and method of fabrication | |
| EA008962B1 (en) | Reinforced sandwich structure | |
| US6037049A (en) | Reinforcement panel sheet to be adhered to a wood structural member | |
| US6509078B1 (en) | Composite material | |
| WO1996040515A1 (en) | Composite wood flooring | |
| CA2489335A1 (en) | Tufted composite laminate | |
| RU2634016C2 (en) | Method to produce multilayer article of polymer composite material | |
| US20240003133A1 (en) | Renewable lightweight composite assembly | |
| US9724874B2 (en) | Method for splicing stress skins used for manufacturing structural insulated panels | |
| RU2620805C1 (en) | Method for producing multilayer articles of composite material | |
| US20080199682A1 (en) | Structural Elements Made From Syntactic Foam Sandwich Panels | |
| RU2688716C1 (en) | Method of making large-size composite articles by vacuum infusion and composite power beam of bridge section for collapsible bridge structure | |
| JPH11509492A (en) | Reinforced foam core | |
| CN116940463A (en) | Bamboo building element | |
| JP2008230032A (en) | Structural material and its manufacturing method | |
| CN109732711A (en) | A kind of manufacturing method recombinating composite construction bamboo | |
| US20120315443A1 (en) | Floor/Wall Structure | |
| RU2237138C1 (en) | Laminated building unit of reinforced wood and method of its production | |
| DE102007054280B3 (en) | Wood composite material for e.g. music instrument, has intermediate space filled with fiber strands and/or fiber textiles in adhesive connection for forming reinforcing ply with modified wood and/or wood-based materials | |
| LV13992B (en) | Building element (variants), method of its production and applications | |
| DE202012009156U1 (en) | Biogenic fiber composite lamella |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20180423 |