RU2681907C1 - Способ изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования - Google Patents

Способ изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования Download PDF

Info

Publication number
RU2681907C1
RU2681907C1 RU2018107071A RU2018107071A RU2681907C1 RU 2681907 C1 RU2681907 C1 RU 2681907C1 RU 2018107071 A RU2018107071 A RU 2018107071A RU 2018107071 A RU2018107071 A RU 2018107071A RU 2681907 C1 RU2681907 C1 RU 2681907C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
product
composite materials
sheet
uniform distribution
Prior art date
Application number
RU2018107071A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Александрович Нелюб
Иван Андреевич Буянов
Алексей Сергеевич Бородулин
Александр Николаевич Калинников
Вячеслав Александрович Селезнев
Максим Андреевич Орлов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Межотраслевой инжиниронговый центр МГТУ ИМ. Н.Э. БАУМАНА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Межотраслевой инжиниронговый центр МГТУ ИМ. Н.Э. БАУМАНА" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Межотраслевой инжиниронговый центр МГТУ ИМ. Н.Э. БАУМАНА"
Priority to RU2018107071A priority Critical patent/RU2681907C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2681907C1 publication Critical patent/RU2681907C1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/04Combined thermoforming and prestretching, e.g. biaxial stretching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно для изготовления профилированных изделий из полимерно-композиционных материалов. Способ изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования включает следующие этапы. Подачу пленочного термопластичного материала на стол. Осевое равномерное распределение смеси реактопластичного полимерного материала по всей толщине сплошного покрытия. Гравитационное равномерное распределение в смеси материала волокнистых элементов для получения полимерно-композиционного материала. Нанесение верхнего слоя пленочного термопластичного материала. Равномерное распределение полимерно-композиционного материала по всей толщине изделия методом прокатки. Нагревание полимерно-композиционного материала. Охлаждение листовых изделий из полимерно-композитных материалов. Обрезка по заданной длине листового изделия. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и долговечности листового изделия, уменьшение шероховатости, увеличение механических эксплуатационных свойств материала.

Description

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к способу изготовления профилированных изделий из полимерно-композиционных материалов и может быть использовано при создании долговечного изделия с высокими механическими эксплуатационными свойствами, используемого, например, для несущих конструкций, облицовки стен, покрытия кровли, и выполнения других строительных задач.
Композиционные материалы (композиты) (от лат. compositio - составление), многокомпонентные материалы, состоящие из полимерной, металлической, углеродной, керамической или др. основы (матрицы), армированной наполнителями из волокон, нитевидных кристаллов, тонкодисперсных частиц и др. Путем подбора состава и свойств наполнителя и матрицы (связующего), их соотношения, ориентации наполнителя можно получить материалы с требуемым сочетанием эксплуатационных и технологических свойств.
Полимерные композиционные материалы (ПКМ) - это композиции на основе армирующих высокопрочных высокомодульных волокон и термореактивных или термопластичных связующих матриц.
В качестве связующей матрицы могут применяться термопласты (полиамид, полипропилен и др.). В этом случае волокна наполнителя укладывают или переплетают с волокнами термопластичного связующего, так, чтобы волокна связующего и наполнителя были достаточно равномерно распределены в объеме заготовки.
Современное производство элементов конструкций из ПКМ в значительной мере ориентируется на препреговую технологию изготовления изделий.
Таким образом, технологический процесс получения изделий из композиционных полимерных материалов делится на два этапа: получение заготовки заданной конфигурации и ее формование для достижения высокой прочности и жесткости.
Известен способ изготовления кровельного материала, согласно которому приготавливают из волокнистого сырья суспензию волокнистой массы с введением в нее связующего, перемешивают с добавлением воды до получения гомогенной смеси, осаждают суспензированную смесь волокнистой массы, пропитанной связующим, тонким слоем на сетчатую поверхность движущейся ленты отливочного агрегата, обезвоживают путем фильтрования воды через сетчатую поверхность движущейся ленты, в последующем формируют и уплотняют барабаном на движущейся ленте, механически обрабатывают и профилируют полученный полуфабрикат, прессуют, высушивают в сушильном шкафу, охлаждают при окружающей температуре, складируют, прессуют, высушивают в сушильном шкафу, охлаждают при окружающей температуре, складируют готовые изделия, после высушивания в сушильном шкафу полученный материал покрывают атмосфероустойчивым защитным слоем из термоактивных смол, подсушивают и дополнительно обрабатывают горячим прессованием с получением требуемой текстуры микрорельефа (UZ 4410 С, 30.09.2011).
Известен способ изготовления длинномерный профильных изделий из полимерных композиционных материалов, согласно которому формируют заготовку из непрерывных армирующих волокон, пропитывают связующим, формируют профиль путем протяжки через профилирующую фильеру с одновременным отверждением и спиральную навивают обмоточный материал, при этом навивку осуществляют одной или несколькими мононитями в противоположных направлениях перед входом в фильеру, а после прохождения через нее мононити удаляют (RU 2009037 С1, 15.03.1994).
Наиболее близким решением к заявленному изобретению является способ изготовления листовых волокнисто-пористых элементов из нетканого волокнистого материала, согласно которому расплав полимерного материала подается через головку экструдера в виде нити на узел формирования волокнисто-пористых элементов, выполненного в виде установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения стола. Полимерный материал, например полиэтилен, в виде гранул или дробленных отходов загружается в экструдер и продавливается в коллектор, где разогревается электронагревателями, пластицируется и превращается в расплав, который затем поступает в сопла, в которых превращается в струи полимерного материала. Под воздействием струи сжатого воздуха, который истекает из сопел, струи полимерного материала перемещаются на выходе из сопел по кругообразной траектории. Из сопел струи полимерного материала поступают на расположенную под соплами поверхность бесконечной ленты. Бесконечная лента перемещается вместе со столом в поперечном направлении относительно продольной оси цилиндрического коллектора, причем величина поперечного хода определяет ширину будущего листа волокнисто-пористого элемента, а максимально возможная ширина волокнисто-пористого элемента определяется шириной бесконечной ленты. После прохождения под форсунками на заданную величину хода в поперечном направлении бесконечная лента смещается в продольном направлении на заданную величину хода, а стол перемещается в поперечном направлении в обратном поперечном направлении. Таким образом, путем продольного и поперечного перемещения под форсунками бесконечной ленты формируются слои волокнисто-пористого элемента с постепенным наращиваем его толщины до заданного уровня, при этом струи полимерного материала под воздействием сжатого воздуха подвергаются интенсивной вытяжке и превращаются в волокна в виде тонкой нити, которые по спиралевидной траектории равномерно распределяются по наружной поверхности бесконечной ленты (RU 54047 U1, 10.06.2006).
Недостатками упомянутых выше известных из уровня техники способов является создание изделий из полимерно-композиционных материалов с низкими механическими эксплуатационными свойствами (прочность, шероховатость) при использовании прерывного процесса формирования изделия с маленьким сроком службы, а также использование большого объема материала, используемого для изготовления.
Технический результат - повышение прочности и долговечности (более 20 лет) листового изделия, уменьшение шероховатости, обеспечение возможности непрерывного изготовления профилированного изделии из полимерно-композиционного материала, включающего волокнистые элементы, в том числе и вторичное волокно, и как результат увеличение механических эксплуатационных свойств материала, увеличение срока службы изделий, повышение производительности процесса, снижение объема материала, пользуемого для изготовления изделия.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования, включающий следующие этапы:
- подачу пленочного термопластичного материала толщиной от 20 до 500 мкм, используемого в качестве нижнего слоя изделия, на стол, имеющий сплошное покрытие,
- осевое равномерное распределение смеси реактопластичного полимерного материала по всей толщине сплошного покрытия,
- гравитационное равномерное распределение в смеси реактопластичного полимерного материала волокнистых элементов из стекла или базальто или угольного волокна, в том числе вторичного волокна, длиной от 0,5 до 100 мм, для получения полимерно-композиционного материала, обеспечивающееся двумя прижимными щетками при максимальной скорости от 0,5 до 20 метров в минуту,
- нанесение верхнего слоя пленочного термопластичного материала, аналогичного нижнему слою, обеспечивающееся ограничителями, предотвращающими попадание неотвержденной полимерно-композиционной смеси с основы нижнего слоя изделия на элементы устройства, при этом расстояние от края нижнего пленочного слоя изделия до полимерно-композиционного материала не менее 70 мм,
- равномерное распределение полимерно-композиционного материала по всей толщине изделия методом прокатки,
- нагревание полимерно-композиционного материала, обеспечивающееся его подачей в полимеризационную нагревательную камеру, на выходе которой установлены дублирующие фильеры для уточнения геометрического профиля листового изделия и предотвращения распределения тепла, при этом нанесение с двух сторон пленочного термопластичного материала создает при прохождении через полимеризационную камеру совместный слой с реактопластичным материалом,
- охлаждение листовых изделий из полимерно-композитных материалов, обеспечивающееся системой контроля температуры,
- обработка листовых изделий из полимерно-композитных материалов, обеспечивающееся протяжкой листового изделия с ведущим валом и прижимными роликами, расположенными по заданной геометрии профиля изделия, с последующей обрезкой по заданной длине листового изделия,
причем процесс формирования листовых изделий из полимерно-композитных материалов осуществляется путем последовательного и непрерывного выполнения указанных выше этапов.
Сущность изобретения заключается в том, что способ для изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования заданной геометрии толщиной от 0,5 до 20 мм, (при этом минимальная толщина 0,5, максимальная толщина исходит из технической возможностей линии для отверждения), осуществляется путем последовательного и непрерывного выполнения следующих этапов: подачу пленочного термопластичного материала толщиной от 20 до 500 мкм, состоящего из ПВХ, РЕ, РР, LDPE, PS и ПЭТ или ПНД, на стол, имеющий сплошное покрытие, при этом указанный пленочный термопластичный материал используется в качестве нижнего слоя изделия, а сплошное покрытие используется для разделения и перемещения всего непрерывного листа изделия по столу непрерывного формования; осевого равномерного распределения смеси реактопластичного полимерного материала по всей толщине сплошного покрытия с помощью блока подготовки, смешения, разогрева и дозирования. После проводят гравитационное равномерное распределение при максимальной скорости от 0,5 до 20 метров в минуту в смеси реактопластичного полимерного материала волокнистых элементов из стекла или базальто или угольного волокна, в том числе вторичного волокна, длиной от 0,5 до 100 мм, для получения полимерно-композиционного материала. При этом, чем тоньше пленка, тем меньший по толщине материал производиться - до 0,5 мм и выше скорость протяжки - 20 м/мин. Чем толще пленка, тем ниже скорость 0,5 м/мин и толщина материала. Также оптимальная длина волокна, в том числе вторичного, составляет 15-40 мм, а более широкий диапазон обоснован снижением себестоимости и применением вторичного волокна в более широком диапазоне - до 100 мм, при этом волокна меньше 0,5 мм - уже не дают армирующего эффекта, а являются наполнителями материала. Также увеличивается эффект от армирования волокнами свыше 30 мм и до 100 мм, и осложняется процесс подготовки волокна и его распределение. Для более равномерного распределения волокнистых элементов при максимальной скорости от 0,5 до 20 метров в минуту вышеуказанный стол снабжен двумя прижимными щетками, причем, чем ниже скорость, тем длиннее стол непрерывного формирования, тем выше себестоимость, поэтому такая скорость применяется для больших толщин изделий до 10-25 мм со сложным профилем, а себестоимость изделий значительно снижается при производстве тонких изделий из ПКМ 0,5-1,5 мм при высокой скорости до 20 м/минуту. После этапа равномерного распределения в смеси реактопластичного полимерного материала волокнистых элементов осуществляется нанесение верхнего слоя пленочного термопластичного материала, аналогичного нижнему слою, предотвращающего попадание неотвержденной полимерно-композиционного смеси на элементы устройства при помощи ограничителей, предотвращающих его растекание. При этом расстояние от края нижнего пленочного слоя до полимерного композиционного материала не менее 70 мм.
Кроме того, нанесение с двух сторон пленочного термопластичного материала создает при прохождении через полимеризационную камеру совместный слой с реактопластичным материалом, что в конечном изделии увеличивает прочность изделий, создает ровное глянцевое покрытие с минимальной шероховатостью, которое снижает загрязнения, например, пыль или снег и лед на кровле, и создает красивый визуальный дизайн данного изделия за счет последующей прокатки. Затем, с помощью блока прокатки, включающего, по меньшей мере, два вала, осуществляется равномерное распределение полимерно-композиционного материала по всей толщине изделия, перед прохождением материала через полимеризационную нагревательную камеру. Для уточнения геометрического профиля листового изделия и предотвращения распределения тепла полимеризационная нагревательная камера включает две скользящие прижимные нагревательные фильеры, выполненные в виде вращающихся валов с заданной геометрией, ограничители температуры, камеру нагрева, а на выходе камеры установлены дублирующие фильеры. Далее осуществляется подача и перемещение материала в блок охлаждения и обработки листовых изделий из полимерно-композитных материалов, включающий узел протяжки листового изделия с ведущим валом и прижимными роликами, расположенными по заданной геометрии профиля изделия, который позволяет автоматизировать технологический процесс изготовления профилированного листа и контролировать скорость линии от степени отверждения материала, узел обрезки по заданной длине листового изделия, работающий со скоростью работы линии, и приемный стол. В результате удалось создать способ для формирования листового изделия из полимерно-композиционного материала, в том числе и с использованием вторичного волокна с заданной геометрической формой.
Таким образом, описанный способ позволяет обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении прочности и долговечности (более 20 лет) листового изделия, уменьшении шероховатости, обеспечении возможности непрерывного изготовления профилированного изделии из полимерно-композиционного материала, включающего волокнистые элементы, в том числе и вторичное волокно, и как результат увеличении механических эксплуатационных свойств материала, увеличении срока службы изделий, повышении производительности процесса, снижении объема материала, пользуемого для изготовления изделия.

Claims (9)

  1. Способ изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования, включающий следующие этапы:
  2. - подачу пленочного термопластичного материала толщиной от 20 до 500 мкм, используемого в качестве нижнего слоя изделия, на стол, имеющий сплошное покрытие,
  3. - осевое равномерное распределение смеси реактопластичного полимерного материала по всей толщине сплошного покрытия,
  4. - гравитационное равномерное распределение в смеси реактопластичного полимерного материала волокнистых элементов из стекло-, или базальто-, или угольного волокна, в том числе вторичного волокна, длиной от 0,5 до 100 мм для получения полимерно-композиционного материала, обеспечивающееся двумя прижимными щетками при максимальной скорости от 0,5 до 20 метров в минуту,
  5. - нанесение верхнего слоя пленочного термопластичного материала, аналогичного нижнему слою, обеспечивающееся ограничителями, предотвращающими попадание неотвержденной полимерно-композиционной смеси с основы нижнего слоя изделия на элементы устройства,
  6. - равномерное распределение полимерно-композиционного материала по всей толщине изделия методом прокатки,
  7. - нагревание полимерно-композиционного материала, обеспечивающееся его подачей в полимеризационную нагревательную камеру, на выходе которой установлены дублирующие фильеры для уточнения геометрического профиля листового изделия и предотвращения потерь тепла, при этом нанесение с двух сторон пленочного термопластичного материала создает при прохождении через полимеризационную камеру совместный слой с реактопластичным материалом,
  8. - охлаждение листовых изделий из полимерно-композитных материалов, обеспечивающееся системой контроля температуры,
  9. - обработку листовых изделий из полимерно-композитных материалов, обеспечивающееся протяжкой листового изделия с ведущим валом и прижимными роликами, расположенными по заданной геометрии профиля изделия, с последующей обрезкой по заданной длине листового изделия, причем процесс формирования листовых изделий из полимерно-композитных материалов осуществляется путем последовательного и непрерывного выполнения указанных выше этапов.
RU2018107071A 2018-02-27 2018-02-27 Способ изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования RU2681907C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107071A RU2681907C1 (ru) 2018-02-27 2018-02-27 Способ изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107071A RU2681907C1 (ru) 2018-02-27 2018-02-27 Способ изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2681907C1 true RU2681907C1 (ru) 2019-03-13

Family

ID=65805788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107071A RU2681907C1 (ru) 2018-02-27 2018-02-27 Способ изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2681907C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0145267A2 (en) * 1983-11-15 1985-06-19 The Dow Chemical Company Method and compositions relating to the activation of fluorescent whitening agents
US6200404B1 (en) * 1996-04-09 2001-03-13 E. Khashoggi Industries, Llc Compositions and methods for manufacturing starch-based sheets
RU54047U1 (ru) * 2006-01-18 2006-06-10 Владимир Петрович Курбатов Установка для изготовления листовых волокнисто-пористых элементов из нетканого волокнистого материала

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0145267A2 (en) * 1983-11-15 1985-06-19 The Dow Chemical Company Method and compositions relating to the activation of fluorescent whitening agents
US6200404B1 (en) * 1996-04-09 2001-03-13 E. Khashoggi Industries, Llc Compositions and methods for manufacturing starch-based sheets
RU54047U1 (ru) * 2006-01-18 2006-06-10 Владимир Петрович Курбатов Установка для изготовления листовых волокнисто-пористых элементов из нетканого волокнистого материала

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3221749B2 (ja) 複合製造物の製造方法
CN111163921B (zh) 通过3d打印制造由复合材料制成的制品的方法
US5565049A (en) Method of making mats of chopped fibrous material
US5055242A (en) Process for continuously forming reinforced articles
JP6450773B2 (ja) 流動床内での熱可塑性ポリマー予備含浸繊維材料の生産方法
US6638612B2 (en) Thermoplastic composite wood material
US5019450A (en) Fiber reinforced compositions and method of producing such compositions
US5213889A (en) Fibre-reinforced compositions and methods for producing such compositions
EP1775092A1 (en) Process and apparatus to impregnate bundles of continuous fibers with molten state thermoplastic polymers
CN106163755B (zh) 借助于超临界气体制备预浸渍有热塑性聚合物的纤维质材料的方法
EP2377675A1 (en) Impregnation assembly and method for manufacturing a composite structure reinforced with long fibers
WO2017181279A1 (en) Methods for producing continuous composite sandwich structures by pultrusion
JPH08509177A (ja) ガラス繊維マット強化熱可塑プラスチック板を製造する方法及び装置
CN108673996A (zh) 一种织物增强复合板材生产设备及方法
CN106113811A (zh) 热塑性连续纤维复合材料及其制备方法和生产装置
CN107548339A (zh) 纤维增强构件或半成品的制备方法
FI69507C (fi) Saett och anordning foer tillverkning av formstycken av mineralull
CN112847925A (zh) 一种连续纤维增强3d打印复合材料熔融浸渍系统及方法
CN106239937A (zh) 一种制备连续纤维增强热塑性预浸带的装置
CN203901733U (zh) 连续玻璃纤维增强frp瓦生产线
CN108481764A (zh) 一种利用混合纤维制备格栅条带的方法及装置
RU2681907C1 (ru) Способ изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования
DE4330860C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines flächigen Halbzeugs aus glasmattenverstärkten Propylenpolymerisaten
RU2681908C1 (ru) Устройство для изготовления листовых изделий из полимерно-композитных материалов методом непрерывного формирования
JP2006528919A (ja) 圧縮されたプラスチック被覆したロービングを製造する方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200228