RU2742170C1 - Method for continuous production of thermoplastic reinforced pultured profile - Google Patents
Method for continuous production of thermoplastic reinforced pultured profile Download PDFInfo
- Publication number
- RU2742170C1 RU2742170C1 RU2020113106A RU2020113106A RU2742170C1 RU 2742170 C1 RU2742170 C1 RU 2742170C1 RU 2020113106 A RU2020113106 A RU 2020113106A RU 2020113106 A RU2020113106 A RU 2020113106A RU 2742170 C1 RU2742170 C1 RU 2742170C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- profile
- tapes
- pultrusion
- fiberglass
- thermoplastic
- Prior art date
Links
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
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
- B29C70/52—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
- B29C70/521—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die and impregnating the reinforcement before the die
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к непрерывному пултрузионному формованию композитного профиля из армированного волокнами термопластичного материала, конкретнее к непрерывному изготовлению профиля из композитного материала на основе термопластичного связующего с поперечным армированием методом пултрузии. The invention relates to continuous pultrusion molding of a composite profile from a fiber-reinforced thermoplastic material, more specifically to continuous production of a profile from a composite material based on a thermoplastic binder with transverse reinforcement by pultrusion.
Уровень техникиState of the art
В изобретении термопластичный пултрузионный профиль - это изделие, получаемое на пултрузионном оборудовании путем протягивания стекловолоконных материалов, пропитанных термопластичной полимерной смолой, сквозь формообразующую фильеру, которая нагревается до температуры плавления полимера. Конечным продуктом является стеклопластиковый армированный профиль с конфигурацией, аналогичной форме фильеры. В качестве исходных стекловолоконных материалов использованы термопластичные ленты и армирующая стеклоткань.In the invention, a thermoplastic pultruded profile is a pultruded product by pulling glass fiber materials impregnated with a thermoplastic polymer resin through a die that is heated to the melting point of the polymer. The end product is a fiberglass reinforced profile with a configuration similar to that of the die. Thermoplastic tapes and reinforcing fiberglass cloth were used as the initial glass fiber materials.
Предлагаемый способ реализован на известной пултрузионной установке марки Pultrex (Англия), которая использована в ряде изобретений, например, в опубликованных патентных заявках US2018257318 (A1) (опубликовано 2018-09-13) METHOD FOR THE CONTINUOUS PRODUCTION OF A COMPOSITE MATERIAL PROFILE SECTION FROM THERMOPLASTIC POLYMER HAVING HIGH FLUIDITY, WO0206037 (A1) (опубликовано 2002-01-24) PULTRUSION HEAD TO PRODUCE LONG FIBRE REINFORCED THERMOPLASTIC MATRIX PROFILES. Также в качестве аналога уровня техники можно упомянуть изобретение, описанное в патенте US4883552 (A) (опубликовано 1989-11-28) PULTRUSION PROCESS AND APPARATUS. В целом перечень приемов и средств для непрерывной пултрузии профилей из термопластичных армированных материалов примерно одинаков, а именно: используют шпулярники для хранения и расходования исходных материалов (термопластичных жгутов и волокон), печь предварительного прогрева до температур близких к температуре плавления термопластичного связующего перед входом в разогретую часть формующей фильеры, после нее далее охлаждающую фильеру со средствами охлаждения, тянущий механизм и пильную секцию. The proposed method is implemented on a well-known pultrusion installation of the Pultrex brand (England), which is used in a number of inventions, for example, in published patent applications US2018257318 (A1) (published 2018-09-13) METHOD FOR THE CONTINUOUS PRODUCTION OF A COMPOSITE MATERIAL PROFILE SECTION FROM THERMOPLASTIC POLYMER HAVING HIGH FLUIDITY, WO0206037 (A1) (published 2002-01-24) PULTRUSION HEAD TO PRODUCE LONG FIBER REINFORCED THERMOPLASTIC MATRIX PROFILES. Also, as an analogue of the prior art, the invention described in US Pat. No. 4,883,552 (A) (published 1989-11-28) PULTRUSION PROCESS AND APPARATUS can be mentioned. In general, the list of techniques and means for continuous pultrusion of profiles made of thermoplastic reinforced materials is approximately the same, namely: creels are used for storing and consuming raw materials (thermoplastic ropes and fibers), a preheating oven to temperatures close to the melting temperature of the thermoplastic binder before entering the heated a part of a forming die, after that a cooling die with cooling means, a pulling mechanism and a saw section.
Однако в этих изобретениях отсутствуют средства, набор материалов и особые приемы их подготовки к непрерывной пултрузии, которые позволяют оригинальным способом получить пултрузионные термопластичные армированные профили с рядом улучшенных эксплуатационных свойств.However, these inventions lack means, a set of materials and special methods of preparing them for continuous pultrusion, which allow obtaining pultruded thermoplastic reinforced profiles with a number of improved performance properties in an original way.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача изобретения: получение оригинальных композиционных термопластичных армированных профилей с рядом улучшенных эксплуатационных свойств с помощью доработанных технологии, средств и набора материалов для непрерывной пултрузии. The objective of the invention: obtaining original composite thermoplastic reinforced profiles with a number of improved operational properties using modified technology, tools and a set of materials for continuous pultrusion.
Решение данной задачи и достижение технического результата обеспечивается комплексом разработанных приемов, средств и материалов, применяемых в базовой пултрузионной установке. Способ непрерывного изготовления термопластичного армированного пултрузионного профиля включает использование базовой пултрузионной установки, состоящей из шпулярника для хранения и расходования исходных материалов, печи предварительного прогрева до температур близких к температуре плавления термопластичного связующего перед входом в разогретую часть формующей (нагревающей консолидирующей) фильеры, после нее далее охлаждающей фильеры со средствами охлаждения (чиллером), тянущего механизма и пильной секции, с термическими режимами, тянущими усилиями и скоростями протяжки, рационально соответствующими возможностям исходных материалов для пултрузии профиля. При этом в качестве исходных материалов используют термопластичные (ТП) ленты и армирующий полосовой стеклотканый материал, проводят предварительный точный расчет количеств материалов ТП лент и стеклотканного материала в соответствии с сечением профиля и соотношением компонентов материалов в конечном изделии с учетом распределения исходных материалов таким образом, чтобы у поверхности получаемого профиля располагался одинарный слой из пултрузированных ТП лент, а одинарный слой пултрузированного стеклотканного материала располагался в непосредственной близости к поверхностям профиля под указанным одинарным слоем из ТП лент, расположенных вплотную друг к другу (примечание: этим обеспечивается лучшее качество поверхности получаемого профиля, поскольку однонаправленные ТП ленты покрывают стеклоткань и предохраняют ее армирующую структуру в процессе пултрузии). Для этого перед пултрузией под указанным одинарным слоем ТП лент подают одинарный слой полос стеклотканного материала в сухом или предварительно пропитанном виде, а между указанными слоями стеклотканного материала подают основную часть ТП лент. Это делают с дополнительным разграничением для улучшения расположения лент и предотвращения их перепутывания, при этом начальную заправку исходных материалов в последующие узлы пултрузионной установки начинают с наружных слоев ТП лент с фиксацией между собой, чтобы устранить возможность переплетения лент из середины пучка. Распределение и разграничение ТП лент и полос стеклотканного материала осуществляют системой распределительных направляющих рамок, установленных между шпулярником и печью предварительного прогрева и имеющих систему перфорированных отверстий для прохода исходных ТП лент и полос исходного стеклотканного материала.The solution to this problem and the achievement of the technical result is provided by a complex of developed techniques, tools and materials used in the basic pultrusion unit. A method for continuous production of a thermoplastic reinforced pultruded profile includes the use of a basic pultrusion unit consisting of a creel for storing and consuming starting materials, a preheating oven to temperatures close to the melting temperature of a thermoplastic binder before entering the heated part of the forming (heating consolidating) die, after which, further cooling dies with cooling means (chiller), pulling mechanism and saw section, with thermal conditions, pulling forces and pulling speeds, rationally corresponding to the capabilities of the raw materials for profile pultrusion. At the same time, thermoplastic (TP) tapes and a reinforcing strip fiberglass material are used as starting materials, a preliminary accurate calculation of the amounts of TP tapes and fiberglass materials is carried out in accordance with the profile section and the ratio of material components in the final product, taking into account the distribution of starting materials in such a way that at the surface of the resulting profile, a single layer of pultruded TP tapes was located, and a single layer of pultruded fiberglass material was located in close proximity to the surfaces of the profile under the specified single layer of TP tapes located close to each other (note: this ensures a better surface quality of the resulting profile, since unidirectional TP tapes cover the fiberglass and protect its reinforcing structure during pultrusion). For this, before pultrusion, under the specified single layer of TP tapes, a single layer of strips of fiberglass material is supplied in a dry or pre-impregnated form, and the main part of TP tapes is supplied between the said layers of fiberglass material. This is done with additional delimitation to improve the location of the tapes and prevent them from entangling, while the initial filling of the starting materials into the subsequent nodes of the pultrusion unit begins with the outer layers of TP tapes with fixation to each other in order to eliminate the possibility of interweaving the tapes from the middle of the bundle. Distribution and delimitation of TP tapes and strips of fiberglass material is carried out by a system of distribution guide frames installed between the creel and the preheating oven and having a system of perforated holes for the passage of the original TP tapes and strips of the original fiberglass material.
Следует отметить, что из-за специфики взаимодействия термопластичной матрицы со стеклотканью преимущественно в качестве армирующего полосового стеклотканного материала используют комбинированный полуфабрикат, формируемый предварительной пултрузионной пропиткой исходной полосовой стеклоткани термопластичным связующим. При этом в качестве источника термопластичного связующего используют расположенные плотно друг к другу в один слой исходные ТП ленты, а поверх них располагают исходную полосовую стеклоткань. Эту дополнительную предварительную операцию проводят в пропиточной фильере волновой формы, конструкция которой предусматривает возможность регулировки зазора между прогревающими плитами, имеющими волнообразную поверхность, что позволяет подобрать наиболее рациональный режим для пропитки полосовой стеклоткани термопластичным связующим из ТП лент. Данная особенность волновой формы уменьшает площадь контакта стеклоткани с поверхностью матрицы и соответственно снижает давление и чрезмерное трение, что позволяет получить комбинированный полуфабрикат требуемого качества. При этом полоса стеклоткани приформовывается к слою однонаправленных ТП лент, что удержит комбинированный полуфабрикат от смещений и возможного нарушения структуры стеклоткани в последующем процессе основного формования профиля. Комбинированный полуфабрикат желательно делать с учетом, что просто стеклоткань во время протягивания через формующую фильеру подвергается нежелательным высоким механическим нагрузкам из-за трения о поверхность матрицы фильеры и перераспределения потоков смолы. It should be noted that, due to the specifics of the interaction of the thermoplastic matrix with the glass fabric, a combined semi-finished product formed by preliminary pultruded impregnation of the original strip glass fabric with a thermoplastic binder is mainly used as a reinforcing strip glass fabric material. In this case, as a source of a thermoplastic binder, the original TP tapes located tightly to each other in one layer are used, and the original strip glass cloth is placed on top of them. This additional preliminary operation is carried out in a wave-shaped impregnating die, the design of which provides for the possibility of adjusting the gap between the heating plates having a wavy surface, which makes it possible to select the most rational mode for impregnating the strip glass fabric with a thermoplastic binder made of TP tapes. This feature of the wave shape reduces the contact area of the glass fabric with the surface of the matrix and, accordingly, reduces pressure and excessive friction, which makes it possible to obtain a combined semi-finished product of the required quality. In this case, a strip of fiberglass is molded to a layer of unidirectional TP tapes, which will keep the combined semi-finished product from displacement and possible damage to the structure of fiberglass in the subsequent process of the main molding of the profile. It is desirable to make a combined semi-finished product taking into account that the glass cloth is simply exposed to undesirable high mechanical stresses during pulling through the forming die due to friction against the surface of the die die and redistribution of resin flows.
Для экспериментальных отработок приемов и средств способа использовали базовую пултрузионную установку марки Pultrex P500×6T, ТП ленты марки «ComTape B.V.», состоящей из стекловолокна, пропитанного полипропиленом, полосовую армирующую стеклоткань производства Tissa Textiles. Могут быть использованы и другие пултрузионные установки типа подобного Pultrex, полуфабрикаты предварительно пропитанного однонаправленного волокна с разной площадью поперечного сечения или процентного содержания компонентов в ТП ленте, а также использована предварительно пропитанная стеклоткань в случае необходимости увеличения количества стеклоткани в объёме профиля.For experimental development of the methods and means of the method, a basic pultrusion unit of the Pultrex P500 × 6T brand, TP tape of the ComTape B.V. brand, consisting of glass fiber impregnated with polypropylene, and a strip reinforcing fiberglass manufactured by Tissa Textiles were used. Other pultrusion installations of the similar Pultrex type can be used, semi-finished products of pre-impregnated unidirectional fiber with different cross-sectional area or percentage of components in TP tape, and also pre-impregnated fiberglass can be used if it is necessary to increase the amount of fiberglass in the profile volume.
Для пултрузии простого плоского профиля используют преимущественно одну или несколько распределительных рамок, в которых по ширине получаемого профиля перфорирована система отверстий для исходных ТП лент и полос исходного стеклотканного материала в следующем порядке: в центральной части в едином горизонтальной линии расположены отверстия для исходных ТП лент высотой, соответствующей толщине внутреннего термопластичного слоя профиля между двумя слоями армирующего стеклотканного материала. Сверху и снизу центральной части на минимально возможном расстоянии разграничения расположены две узкие горизонтальные щели для полос исходного стеклотканного материала, в том числе комбинированного полуфабриката, для формирования двух внутренних слоев армирующего стеклотканного материала внутри профиля. А сверху и снизу от этих щелей расположены две горизонтальные строки из отверстий, возможно в шахматном порядке, также для исходных ТП лент для формирования на наружных сторонах профиля над указанными слоями армирующего стеклотканного материала одинарных слоев из ТП лент, расположенных вплотную друг к другу. Для экспериментальных отработок способа указанные одна или несколько рамок были изготовлены для пултрузии плоского профиля поперечным сечением 75 мм (ширина) × 3,5 мм (толщина) из 99 ТП лент и 2 слоев стеклотканного материала.For pultrusion of a simple flat profile, one or more distribution frames are mainly used, in which a system of holes for the original TP tapes and strips of the original fiberglass material is perforated along the width of the resulting profile in the following order: in the central part in a single horizontal line there are holes for the original TP tapes with a height, corresponding to the thickness of the inner thermoplastic layer of the profile between the two layers of reinforcing fiberglass material. At the top and bottom of the central part, at the minimum possible delimitation distance, there are two narrow horizontal slots for strips of the original fiberglass material, including the combined semi-finished product, to form two inner layers of reinforcing fiberglass material inside the profile. And above and below these slots there are two horizontal lines of holes, possibly in a staggered manner, also for the original TP tapes for the formation of single layers of TP tapes located close to each other on the outer sides of the profile above the specified layers of reinforcing fiberglass material. For experimental development of the method, said one or more frames were made for pultrusion of a flat profile with a cross-section of 75 mm (width) × 3.5 mm (thickness) from 99 TP tapes and 2 layers of fiberglass material.
Для пултрузии профиля прямоугольной трубы используют несколько, преимущественно три, последовательно установленных распределительных рамок на центральном дорне, формирующем внутреннюю полость профиля и проходящем сквозь фильеры, печь предварительного прогрева и выступающем в направлении шпулярника для посадки на него указанных рамок и закрепленным на крестовине с направляющими трубками, на которых также закреплены рамки. Самая близкая к шпулярнику рамка имеет систему сравнительно более разнесённых друг от друга перфорированных отверстий. Вторая промежуточная рамка имеет систему менее разнесённых друг от друга перфорированных отверстий и сделана для предотвращения провисания полос стеклотканного материала, в том числе комбинированного полуфабриката. Третья самая близкая к печи предварительного прогрева рамка имеет систему максимально возможно сдвинутых друг к другу отверстий с перемычками с учётом максимально плотного сложения ТП лент и полос стеклотканного материала в будущий профиль, но без сминания стеклотканного материала. При этом отверстия перфорированы по четырем сторонам профиля прямоугольной трубы в соответствии с шириной сторон профиля в следующем порядке. В соответствии центральной части каждой из четырех стороны профиля расположены в единой линии отверстия для исходных ТП лент толщиной, соответствующей толщине внутреннего термопластичного слоя профиля между двумя слоями пултрузированного армирующего стеклотканного материала. С двух сторон от этой линии расположены две узкие параллельные щели для полос исходного стеклотканного материала, в том числе комбинированного полуфабриката, для формирования двух внутренних слоев пултрузированного армирующего стеклотканного материала внутри каждой из сторон профиля. С обеих длинных сторон от этих щелей расположены по две параллельные строки из отверстий с перемычками, возможно в шахматном порядке, также для исходных ТП лент для формирования на наружной и внутренней поверхности каждой из сторон профиля над слоями пултрузированного армирующего стеклотканного материала по одному пултрузированному слою из этих ТП лент, расположенных вплотную друг к другу. Для экспериментальных отработок способа указанные рамки изготовлены для пултрузии профиля прямоугольной трубы с поперечным сечением 50×40×5×R2 мм с площадью около 800 мм² из 330 ТП лент и 8 слоев стеклотканного материала.For pultrusion of a rectangular pipe profile, several, mainly three, sequentially installed distribution frames are used on the central mandrel, which forms the inner cavity of the profile and passes through the dies, the preheating oven and protrudes in the direction of the creel to fit the specified frames on it and fixed on the cross with guide tubes, on which the frames are also fixed. The frame closest to the creel has a system of perforated holes that are relatively more spaced apart from each other. The second intermediate frame has a system of perforated holes less spaced apart from each other and is made to prevent sagging of strips of fiberglass material, including a combined semi-finished product. The third frame closest to the preheating furnace has a system of holes with bridges as much as possible shifted to each other, taking into account the most dense folding of TP tapes and strips of fiberglass material into the future profile, but without creasing the fiberglass material. The holes are perforated on the four sides of the rectangular pipe profile in accordance with the width of the profile sides in the following order. In accordance with the central part of each of the four sides of the profile, openings for the original TP tapes with a thickness corresponding to the thickness of the inner thermoplastic layer of the profile between two layers of pultruded reinforcing fiberglass material are located in a single line. On both sides of this line, there are two narrow parallel slots for strips of the original fiberglass material, including the combined semi-finished product, to form two inner layers of pultruded reinforcing fiberglass material inside each side of the profile. On both long sides of these slots, there are two parallel rows of holes with bridges, possibly in a staggered pattern, also for the original TP tapes to be formed on the outer and inner surfaces of each side of the profile over layers of pultruded reinforcing fiberglass material, one pultruded layer of these TP tapes located close to each other. For experimental development of the method, these frames are made for pultrusion of the profile of a rectangular pipe with a cross section of 50 × 40 × 5 × R2 mm with an area of about 800 mm² from 330 TP tapes and 8 layers of fiberglass material.
Таким образом, новизна и изобретательский уровень предлагаемого способа изготовления пултрузионного профиля проявляется в наборе исходных материалов: ТП лент, полос стеклотканного материала и их взаимном расположении, в средствах обеспечения их взаимного расположения и распределения - так называемых распределительных направляющих рамках и в желательном дополнительном предварительном приеме подготовки комбинированного полуфабриката приформованной полосы стеклоткани к слою однонаправленных ТП лент.Thus, the novelty and inventive level of the proposed method for manufacturing a pultruded profile is manifested in a set of starting materials: TP tapes, strips of fiberglass material and their mutual arrangement, in means of ensuring their mutual arrangement and distribution - the so-called distribution guide frames and in a desired additional preliminary preparation a combined semi-finished product molded into a strip of fiberglass to a layer of unidirectional TP tapes.
Перечень фигурList of figures
Фиг. 1 - Принципиальная схема пултрузионной установки Pultrex P500×6T с доработками для предлагаемого способа изготовления армированного профиля.FIG. 1 - Schematic diagram of the Pultrex P500 × 6T pultrusion plant with modifications for the proposed method of manufacturing a reinforced profile.
Фиг. 2 - Фото термопластичной ленты марки «ComTape B.V.».FIG. 2 - Photo of ComTape B.V. thermoplastic tape.
Фиг. 3 - Фото стеклоткани производства Tissa Textiles.FIG. 3 - Photo of Tissa Textiles fiberglass.
Фиг. 4 - Пропиточная фильера волновой формы.FIG. 4 - Wave-shaped impregnating die.
Фиг. 5 - Фото комбинированного полуфабриката приформованной полосы стеклоткани к слою однонаправленных ТП лент.FIG. 5 - Photo of a combined semi-finished product of a glass cloth strip molded to a layer of unidirectional TP tapes.
Фиг. 6 - Распределительная направляющая рамка для изготовления плоского профиля.FIG. 6 - Distribution guide frame for the production of a flat profile.
Фиг. 7 - Фото заправки фильеры через распределительную направляющую рамку для пултрузии плоского профиля.FIG. 7 - Photo of filling the die through the distribution guide frame for pultrusion of the flat profile.
Фиг. 8 - Фото процесса пултрузии плоского профиля (протяжка справа налево).FIG. 8 - Photo of the process of pultrusion of a flat profile (broaching from right to left).
Фиг. 9 - Фото готового плоского профиля.FIG. 9 - Photo of the finished flat profile.
Фиг. 10 - Поперечное сечение профиля прямоугольной трубы.FIG. 10 - Cross-section of a rectangular pipe profile.
Фиг. 11 - Конфигурация фильеры с центральным дорном для изготовления профиля прямоугольной трубы.FIG. 11 - Configuration of a central mandrel die for making a rectangular tube profile.
Фиг. 12 - Фото распределительной направляющей рамки, самой дальней от фильеры для изготовления профиля прямоугольной трубы.FIG. 12 - Photo of the distribution guide frame farthest from the die for the production of a rectangular pipe profile.
Фиг. 13 - Фото промежуточной распределительной направляющей рамки для изготовления профиля прямоугольной трубы.FIG. 13 - Photo of the intermediate distribution guide frame for the production of a rectangular pipe profile.
Фиг. 14 - Фото распределительной направляющей рамки, самой близкой к фильере для изготовления профиля прямоугольной трубы.FIG. 14 - Photo of the distribution guide frame closest to the die for making a rectangular tube profile.
Фиг. 15 - Фото фильеры с дорном, крестовиной с направляющими трубками и с тремя распределительными направляющими рамками.FIG. 15 - Photo of a die with a mandrel, a crosspiece with guide tubes and with three distribution guide frames.
Фиг. 16 - Фото заправки ТП лент и стеклоткани через три распределительные направляющие рамки в фильеру.FIG. 16 - Photo of the filling of TP tapes and fiberglass through three distributing guide frames into the die.
Фиг. 17 - Фото готового термопластичного армированного профиля прямоугольной трубы на выходе из фильерыFIG. 17 - Photo of the finished thermoplastic reinforced profile of a rectangular pipe at the exit from the die
Фиг.18 - Фото углового сварного соединения кусков профиля прямоугольной трубы. Fig. 18 - Photo of a fillet welded joint of pieces of a rectangular pipe profile.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Работа выполнялась в рамках проекта STRIP “Pultrusion structural profiles based on fibre reinforced pre-impregnated materials” в Центре Проектирования, Производственных технологий и Материалов Сколковского института науки и технологий на базовой пултрузионной установке Pultrex P500×6T (Англия), обладающей следующими характеристиками:The work was carried out within the framework of the STRIP project “Pultrusion structural profiles based on fiber reinforced pre-impregnated materials” at the Center for Design, Manufacturing Technologies and Materials of the Skolkovo Institute of Science and Technology on a basic Pultrex P500 × 6T pultrusion plant (England) with the following characteristics:
• Сила протяжки, кгс - 6000;• Stretching force, kgf - 6000;
• Сила прижатия каждого из захватов тянущего устройства, кгс: 10700;• Pressing force of each of the grips of the pulling device, kgf: 10700;
• Стандартная длина прижимной пластины, мм: 660;• Standard length of the pressure plate, mm: 660;
• Допустимые размеры сечения профиля, мм: высота - 160, ширина -500• Allowable dimensions of the profile section, mm: height - 160, width -500
• Скорость протяжки, м/мин: min - 0.04, max - 4,0;• Broaching speed, m / min: min - 0.04, max - 4.0;
• Кол-во зон нагрева, шт.: 6,• Number of heating zones, pcs .: 6,
Вариант доработанной пултрузионной установки с использованием термопластичных материалов и набор оборудования выглядит следующим образом на принципиальной схеме (фиг.1) и включает в себя следующие узлы: 1 - шпулярник со шпулями для ТП лент и полос стеклоткани, 2 - система распределительных направляющих рамок (новое оборудование); 3 - печь предварительного прогрева, 4 - формующая (нагревающая консолидирующая) фильера, 5 - охлаждающая калибрующая фильера с чиллером (охлаждающим блоком) (не показан на фиг.1), 6 - тянущий механизм, 7 - пильная секция, блок управления (не показан на фиг.1).A variant of the modified pultrusion installation using thermoplastic materials and a set of equipment looks as follows in the schematic diagram (Fig. 1) and includes the following units: 1 - a creel with spools for TP tapes and fiberglass strips, 2 - a system of distributing guide frames (new equipment ); 3 - preheating furnace, 4 - forming (heating consolidating) die, 5 - cooling calibrating die with a chiller (cooling block) (not shown in Fig. 1), 6 - pulling mechanism, 7 - saw section, control unit (not shown in Fig. 1).
Также дополнительно в пултрузионную линию может ставиться пропиточная фильера волновой формы (фиг.4) для пропитки стеклоткани (фиг.3) термопластичным связующим посредством приформования слоя ТП лент (фиг.2) и полосы стеклоткани друг к другу, чтобы не испортить структуру ткани в процессе основной пултрузии профиля. Суть работы пропиточной волновой фильеры заключается в изготовлении комбинированного полуфабриката. Пропиточная фильера волновой формы устанавливается на крепежной плите базовой пултрузионной установки только для осуществления процесса изготовления комбинированного полуфабриката. Непосредственно в основном процессе пултрузии окончательного профиля эта фильера не участвует. Also, in addition, a wave-shaped impregnating die (Fig. 4) can be placed in the pultrusion line to impregnate the glass fabric (Fig. 3) with a thermoplastic binder by molding a layer of TP tapes (Fig. 2) and a strip of glass fabric to each other so as not to spoil the fabric structure in the process main profile pultrusion. The essence of the work of the impregnating wave die is the manufacture of a combined semi-finished product. The waveform impregnation die is installed on the base plate of the base pultrusion unit only for the production of the combined semi-finished product. This die is not directly involved in the main process of pultrusion of the final profile.
Способ может использовать разные виды полуфабрикатов термопластичных лент и применяться при изготовлении профилей с разными сложными сечениями, а именно использовать полуфабрикаты предварительно пропитанного однонаправленного волокна с разной площадью поперечного сечения или процентного содержания компонентов в ленте.The method can use different types of semi-finished products of thermoplastic tapes and be used in the manufacture of profiles with different complex cross-sections, namely, use semi-finished products of pre-impregnated unidirectional fiber with different cross-sectional area or percentage of components in the tape.
В примере осуществления способа термопластичный пултрузионный профиль разных сечений изготовлен с использованием ТП ленты марки «ComTape B.V.», состоящей из стекловолокна, пропитанного полипропиленом (фиг.2), и укреплённый армирующей стеклотканью производства Tissa Textiles (фиг.3). In an exemplary embodiment of the method, a thermoplastic pultruded profile of different sections is made using a TP tape of the "ComTape B.V." brand, consisting of fiberglass impregnated with polypropylene (FIG. 2) and reinforced with reinforcing fiberglass manufactured by Tissa Textiles (FIG. 3).
Паспортные характеристики ТП ленты «ComTape B.V.» следующие:Passport characteristics of TP tape "ComTape B.V." the following:
633848
6
Паспортные характеристики стеклоткани производства Tissa Textiles для армирования профилей следующие:The passport characteristics of Tissa Textiles fiberglass for profile reinforcement are as follows:
Основной сложностью основного процесса пултрузии является обеспечение сохранности структуры и верного расположения армирующей стеклоткани в объеме композиционного термопластичного профиля.The main difficulty of the main process of pultrusion is to ensure the preservation of the structure and the correct location of the reinforcing glass fabric in the volume of the composite thermoplastic profile.
Для этого необходимо точно рассчитать количество материала в соответствии с сечением профиля и соотношением компонентов в конечном изделии. Расчет процентного соотношения массы компонентов в итоговом материале профиля, например, 60% наполнитель (он же армирующий материал, т.е. стекловолокно+стеклоткань) и 40% матрица (связующее, например, полипропилен). При этом надо сосчитать, сколько термопластичных (ТП) лент необходимо завести в фильеру с учетом присутствия двух слоев стеклоткани. To do this, it is necessary to accurately calculate the amount of material in accordance with the profile section and the ratio of components in the final product. Calculation of the percentage of the mass of components in the final material of the profile, for example, 60% filler (it is also a reinforcing material, i.e. glass fiber + fiberglass) and 40% matrix (binder, for example, polypropylene). In this case, it is necessary to calculate how many thermoplastic (TP) tapes must be inserted into the die, taking into account the presence of two layers of fiberglass.
Дополнительно берут отрезки ТП лент от разных катушек шпулярника 1 и производят по 3 замера ширины и толщины ленты - это процедура входного контроля параметров используемого материала на соответствие заявленным в паспорте на материал значениям. Вдобавок очень важно знать фактические параметры материала, т.к. эти данные используются при расчете количества материала, необходимого для изготовления профиля. Additionally, they take sections of TP tapes from different coils of the
Пример подобного расчета описан для типового плоского профиля сечением 75 мм (ширина) × 3,5 мм (толщина). Следует отметить, что значения, полученные при входном контроле отличаются от значений, указанных в таблице «Паспортные характеристики ТП ленты “ComTape B.V.”». Минимальные и максимальные значения этих замеров, а также соответствующая им площадь поперечного сечения представлены в таблице «Геометрические параметры термопластичной ленты». Площадь поперечного сечения рассчитана по формуле 
Геометрические параметры термопластичной ленты следующие:The geometric parameters of the thermoplastic tape are as follows:
Во время проведения экспериментов для оценки исходных параметров, в расчетах использовались значения площади поперечного сечения 
Произведен расчет количества термопластичных лент с учетом наличия двух слоев стеклоткани в объеме профиля. Суммарная площадь сечения слоев ткани при толщине 0,09 мм (в соответствии с таблицей паспортных характеристик стеклоткани производства Tissa Textiles) и ширине полосы 75 мм (соответствует ширине заданного сечения профиля) равна 
В данном случае число термопластичных лент N для 
Число лент N при 
Под указанным одним слоем ТП лент подают тканый армирующий материал в сухом или предварительно пропитанном виде (способ может дополнительно включать использование предварительно пропитанной стеклоткани в случае необходимости увеличения количества ткани в объёме профиля). Между слоями тканого материала подают основную часть ТП лент с дополнительным разграничением системой распределительных направляющих рамок 2 для улучшения расположения лент в центральной части профиля и предотвращения их перепутывания (прим.: в зависимости от количества лент этих рамок может быть одна или несколько между шпулярником 1 и печью предварительного прогрева 3). Для достижения наиболее равномерной подачи материала через указанные рамки, крайнюю из рамок необходимо расположить как можно ближе ко входу печи предварительного прогрева 3.Woven reinforcing material in a dry or pre-impregnated form is supplied under the specified one layer of TP tapes (the method may additionally include the use of pre-impregnated fiberglass if it is necessary to increase the amount of fabric in the volume of the profile). Between the layers of woven material, the main part of TP tapes is fed with additional delimitation by a system of distribution guide frames 2 to improve the location of the tapes in the central part of the profile and prevent them from entanglement (note: depending on the number of tapes of these frames, there may be one or more between the
Начальную заправку исходных материалов следует начинать с наружных слоев лент с фиксацией между собой, чтобы устранить возможность переплетения лент из середины пучка. Основная задача при этом максимально плотно уложить перед входом в фильеру пучок материалов в будущую стенку профиля. Также очень важен старт процесса непрерывной пултрузии, поскольку если вначале ткань зайдет неровно, т.е. если с самого начала ленты и стеклоткань начнут распределяться в объеме профиля неравномерно/несимметрично, то исправить это в процессе пултрузии будет практически невозможно, по крайней мере, проконтролировать это без остановки процесса. Initial threading of the starting materials should be started from the outer layers of the tapes with fixation to each other in order to eliminate the possibility of interweaving the tapes from the middle of the bundle. The main task in this case is to lay the bundle of materials into the future profile wall as tightly as possible before entering the die. It is also very important to start the continuous pultrusion process, because if at first the tissue goes unevenly, i.e. if from the very beginning the tapes and fiberglass begin to distribute unevenly / asymmetrically in the volume of the profile, then it will be almost impossible to correct this during the pultrusion process, at least to control this without stopping the process.
Далее пучки лент и полосы стеклоткани или полосы комбинированного полуфабриката подают в печь предварительного прогрева 3 термопластичного связующего перед входом в разогретую часть формующей фильеры до температур близких к температуре плавления связующего. Это позволит обеспечить гарантированный прогрев всего объема материала в горячей части формующей фильеры особенно при увеличении скорости протяжки процесса пултрузии. 4. Технологический режим фильеры 4 обеспечивается нагревающими элементами и термопарами. При протягивании материалов через фильеру 4 происходит расплавление и перемешивание термопластичного связующего. Из фильеры 4 материал поступает в охлаждающую фильеру 5, расположенную на незначительном расстоянии от формующей фильеры 4. Это позволяет выгнать пузырьки воздуха, оставшиеся в теле сформировавшегося пучка материалов и частично его охладить. Охлаждающая калибрующая фильера формирует заданное сечение и качество поверхности профиля путем охлаждения связующего и спрессовки пучка материалов в монолитную структуру. Охлаждение фильеры 5 осуществляется посредством циркуляции жидкости от чиллера (охлаждающего блока) по каналу (не показан) фильеры 5. Поддержание постоянного значения температуры фильеры контролируется термопарой. В ходе изготовления профиля полосы стеклоткани и ТП лент подают под натяжением, что исключает образование складок и смещения стеклоткани. Принципиально важным условием, оказывающим влияние на качество профиля, является обеспечение натяжения ТП лент в процессе вытяжки тянущим механизмом 6. Оно может составлять порядка 800-1000 кгс. Пильная секция 7 осуществляет автоматическую нарезку профиля на заготовки заданного размера длины без остановки процесса вытяжки. В процессе пултрузии типовые значения контрольных параметров: - температура нагревательных элементов 160°/180°/200°С; - скорость вытяжки 0,3 м/мин; - сила натяжения лент и ткани 800-1000 кгс, также необходимо контролировать качество поверхности профиля на наличие задиров и осмолений. Замер геометрии профиля производят после охлаждения профиля до температуры цеха. Проверку качества поверхности профиля производят визуально на соответствие контрольному образцу поверхности.Further, bundles of tapes and strips of glass cloth or strips of a combined semi-finished product are fed into the preheating oven 3 of the thermoplastic binder before entering the heated part of the forming die to temperatures close to the melting point of the binder. This will ensure guaranteed heating of the entire volume of material in the hot part of the forming die, especially when the speed of pulling the pultrusion process is increased. 4. The technological mode of the die 4 is provided by heating elements and thermocouples. When the materials are pulled through the die 4, the thermoplastic binder is melted and mixed. From the die 4, the material enters the cooling die 5, located at a small distance from the forming die 4. This allows the air bubbles remaining in the body of the formed bundle of materials to be expelled and partially cooled. The cooling calibrating die forms a given cross-section and surface quality of the profile by cooling the binder and pressing the beam of materials into a monolithic structure. The cooling of the
В производстве композитов один из основных контролируемых факторов - это качество поверхности профиля. Оно зависит от температуры, до которой удается охладить связующее в момент прохождения охлаждающей калибрующей фильеры и скорости протяжки. Чем выше скорость протяжки, тем интенсивнее должно быть охлаждение профиля путем охлаждения связующего и спрессовки пучка материалов в монолитную структуру. Качество поверхности профиля лучше в том случае, когда слой ткани находится под одним слоем термопластичных лент, поскольку однонаправленные ленты покрывают ткань и сохраняют ее в процессе вытяжки пултрузии. При этом стеклоткань располагается в непосредственной близости к поверхностям профиля под одним слоем термопластичных лент, расположенных плотно друг к другу. В соответствии с этим обеспечение равномерного распределения наружных слоев термопластичных лент позволит произвести заправку ткани под них в процессе вытяжки и осуществить равномерное распределение ткани в готовом профиле без ее разрушения. Для решения этой задачи были изготовлены распределительные направляющие рамки (разные для профилей разных сечений), позволяющие распределять наружные слои термопластичных лент рядом друг с другом без смещения и с заправкой полос стеклоткани.In the production of composites, one of the main controllable factors is the surface quality of the profile. It depends on the temperature to which it is possible to cool the binder at the moment of passing the cooling calibrating die and the speed of the drawing. The higher the broaching speed, the more intense the cooling of the profile should be by cooling the binder and pressing the beam of materials into a monolithic structure. The surface quality of the profile is better when the fabric layer is under one layer of thermoplastic tapes, since the unidirectional tapes cover the fabric and maintain it during the pultrusion process. In this case, the fiberglass is located in close proximity to the surfaces of the profile under one layer of thermoplastic tapes, located tightly to each other. In accordance with this, ensuring a uniform distribution of the outer layers of thermoplastic tapes will allow filling the fabric under them during the drawing process and implementing a uniform distribution of the fabric in the finished profile without destroying it. To solve this problem, distribution guiding frames (different for profiles of different cross-sections) were made, allowing the outer layers of thermoplastic tapes to be distributed next to each other without displacement and with threading of fiberglass strips.
В силу специфики поведения термопластичной матрицы со стеклотканью желательно использовать предварительную пропитку армирующей стеклоткани термопластичным связующим из ТП лент с формированием комбинированного полуфабриката. На фиг.4 представлена конфигурация данной оснастки - пропиточной фильеры волновой формы. Конструкция оснастки предусматривает возможность регулировки зазора между прогревающими плитами, имеющими волнообразную поверхность, что позволяет подобрать наиболее подходящий режим для пропитки стеклоткани связующим из ТП лент. Таким образом в этой фильере в процессе протягивания сквозь фильеру фиг.4 полоса стеклоткани приформовывается к слою однонаправленных ТП лент (это и есть комбинированный полуфабрикат на фиг.5), что удержит стеклоткань от смещений и возможного нарушения структуры в процессе дальнейшего основного формования профиля. Ориентировочные значения контрольных параметров режима предварительной пропитки: - температура нагревательных элементов 200°С; - скорость вытяжки 0,3 м/мин. Во время приформовывания в фильере разрушение стеклоткани не происходит, поскольку внутренняя поверхность пропиточной фильеры имеет форму волны. Данная особенность формы уменьшает площадь контакта ткани с поверхностью матрицы и соответственно снижает давление и чрезмерное трение, что и позволяет получить комбинированный полуфабрикат хорошего качества. Due to the specific behavior of the thermoplastic matrix with glass fabric, it is desirable to use preliminary impregnation of the reinforcing glass fabric with a thermoplastic binder made of TP tapes to form a combined semi-finished product. Figure 4 shows the configuration of this tooling - a wave-shaped impregnating die. The design of the equipment provides for the possibility of adjusting the gap between the heating plates having a wavy surface, which allows you to choose the most suitable mode for impregnating fiberglass with a binder made of TP tapes. Thus, in this die, in the process of pulling through the die of Fig. 4, a strip of fiberglass is molded to a layer of unidirectional TP tapes (this is the combined semi-finished product in Fig. 5), which will keep the fiberglass from displacement and possible structural damage during further main forming of the profile. Approximate values of control parameters of pre-impregnation mode: - temperature of heating elements 200 ° С; - drawing speed 0.3 m / min. During the spinning in the die, the glass fabric does not break because the inner surface of the impregnating die is waveform. This feature of the shape reduces the area of contact of the fabric with the surface of the matrix and, accordingly, reduces pressure and excessive friction, which makes it possible to obtain a combined semi-finished product of good quality.
Как уже указано выше, для обеспечения равномерного распределения наружных слоев термопластичных лент и осуществления равномерного распределение ткани в готовом профиле без нарушения ее структуры были изготовлены распределительные направляющие рамки (разные для профилей разных сечений), позволяющие распределять наружные слои термопластичных лент рядом друг с другом без смещения и с заправкой лент (полос, слоев) стеклоткани.As already mentioned above, in order to ensure uniform distribution of the outer layers of thermoplastic tapes and to ensure a uniform distribution of the fabric in the finished profile without disturbing its structure, distribution guide frames (different for profiles of different cross-sections) were made, allowing the outer layers of thermoplastic tapes to be distributed next to each other without displacement and with filling tapes (strips, layers) of fiberglass.
Для двух типичных примеров профилей: плоского профиля (простое сечение) и профиля полой прямоугольной трубы были разработаны и успешно применены свои распределительные (направляющие) рамки.For two typical examples of profiles, a flat profile (simple section) and a hollow rectangular pipe profile, their distribution (guide) frames have been developed and successfully applied.
Пример распределительной направляющей рамки для изготовления простого плоского профиля представлен на фиг.6. На фиг.7 показано фото заправки фильеры через распределительную направляющую рамку для пултрузии плоского профиля поперечным сечением 75 мм (ширина) × 3,5 мм (толщина), на фиг.8 - фото процесса пултрузии этого плоского профиля (протяжка справа налево); на фиг.9 - фото готового плоского профиля.An example of a distribution guide frame for making a simple flat profile is shown in FIG. 6. Fig. 7 shows a photo of filling the die through a distribution guide frame for pultrusion of a flat profile with a cross section of 75 mm (width) × 3.5 mm (thickness), Fig. 8 shows a photo of the process of pultrusion of this flat profile (broach from right to left); Fig. 9 is a photo of a finished flat profile.
Значения контрольных параметров процесса пултрузии такого профиля:The values of the control parameters of the pultrusion process for such a profile:
- температура нагревателей 180°-220°С;- the temperature of the heaters is 180 ° -220 ° C;
- скорость вытягивания 0,3-0,5 м/мин;- pulling speed 0.3-0.5 m / min;
- температура калибровочной и охлаждающей части матрицы 50-70°С;- temperature of the calibration and cooling part of the matrix 50-70 ° С;
- давление захвата 1,0-1,5 бар.- gripping pressure 1.0-1.5 bar.
Пример профиля полой прямоугольной трубы. Помимо изготовления простого плоского пластинчатого профиля, также был получен из тех же исходных материалов профиль в виде полой прямоугольной трубы. Площадь поперечного сечения профиля (фиг.10) составляет 800 мм² (прямоугольный профиль поперечным сечением 50×40×5×R2 мм), что в пересчете на количество лент составляет около 330 шт. (гораздо больше, чем при производстве плоского профиля) и 8 слоев стеклоткани. На фиг.11 показана конфигурация фильеры с центральным дорном для изготовления профиля прямоугольной трубы, на фиг.12 - фото распределительной направляющей рамки, самой дальней от фильеры для изготовления профиля прямоугольной трубы; на фиг.13 - фото промежуточной распределительной направляющей рамки для изготовления профиля прямоугольной трубы; на фиг.14 - фото распределительной направляющей рамки, самой близкой к фильере для изготовления профиля прямоугольной трубы; на фиг.15 - фото фильеры с дорном, крестовиной с направляющими трубками и с тремя распределительными направляющими рамками; на фиг.16 - фото заправки ТП лент и стеклоткани через три распределительные направляющие рамки в фильеру; на фиг.17 - фото готового термопластичного армированного профиля прямоугольной трубы на выходе из фильеры.An example of a rectangular hollow pipe profile. In addition to the manufacture of a simple flat plate profile, a profile in the form of a hollow rectangular tube was also obtained from the same raw materials....The cross-sectional area of the profile (Fig. 10) is 800 mm² (rectangular profile with a cross-section of 50 × 40 × 5 × R2 mm), which, in terms of the number of strips, is about 330 pcs. (much more than in the production of a flat profile) and 8 layers of fiberglass. Fig. 11 shows the configuration of a central mandrel die for making a rectangular tube profile, Fig. 12 is a photo of a distribution guide frame farthest from the spinneret for making a rectangular tube profile; Fig. 13 is a photo of an intermediate distribution guide frame for making a rectangular pipe profile; Fig. 14 is a photo of the distributor guide frame closest to the die for the production of a rectangular tube profile; Fig. 15 is a photo of a die with a mandrel, a crosspiece with guide tubes and with three distributing guide frames; Fig. 16 is a photo of refueling TP tapes and fiberglass through three distribution guide frames into the die; Fig. 17 is a photo of the finished thermoplastic reinforced profile of a rectangular pipe at the exit from the die.
Значения контрольных параметров процесса пултрузии такого профиля:The values of the control parameters of the pultrusion process for such a profile:
- температура нагревателей (220-260° С);- heater temperature (220-260 ° С);
- скорость вытягивания 0,05-0,2 м / мин;- pulling speed 0.05-0.2 m / min;
- температура калибровочной и охлаждающей части матрицы 70-100°С;- temperature of the calibration and cooling part of the matrix 70-100 ° С;
- давление захвата 1,3 бар.- gripping pressure 1.3 bar.
Высокая температура нагревателей (больше, чем температура плавления полипропилена) и низкая скорость вытягивания объясняются тем, что через фильеру протягивается большое количество материала (толщина стенки готового профиля составляет 5 мм), и плавление/прогрев материала и консолидация пучка занимает больше времени, чем в случае изготовления простого плоского профиля. The high temperature of the heaters (higher than the melting point of polypropylene) and the low pulling speed are explained by the fact that a large amount of material is pulled through the die (the wall thickness of the finished profile is 5 mm), and the melting / heating of the material and the consolidation of the beam take longer than in the case making a simple flat profile.
Для обоих вариантов исполнения профиля: простого плоского профиля с поперечным сечением 75 мм (ширина) × 3,5 мм (толщина) из 99 ТП лент и 2 слоев стеклотканного материала 105 гр/м2 и профиля полой прямоугольной трубы с поперечным сечением 50×40×5×R2 мм с площадью около 800 мм² из 330 ТП лент и 8 слоев стеклотканного материала в результате испытаний образцов были экспериментально получены следующие средние величины параметров профилей:For both embodiments Profile: simple flat profile with a cross section of 75 mm (width) × 3.5 mm (thickness) of the tapes 99 and TP 2 steklotkannogo material layers 105 g / m 2 and the hollow profile of rectangular cross-section tube with 50 × 40 × 5 × R2 mm with an area of about 800 mm² from 330 TP tapes and 8 layers of fiberglass material, as a result of testing samples, the following average values of the profile parameters were experimentally obtained:
(источник методики испытания)Test rate
(source of test method)
(ASTM D6641)Compression along the grain
(ASTM D6641)
(ASTM D6641)Cross-grain compression
(ASTM D6641)
(ASTM D7078/D7078M-12)Shear in the sample plane
(ASTM D7078 / D7078M-12)
(ГОСТ Р 56682-2015)Volume fraction of materials
(GOST R 56682-2015)
(ГОСТ Р 56724-2015)The melting temperature
(GOST R 56724-2015)
(ГОСТ Р 56754-2015)Specific heat
(GOST R 56754-2015)
(ГОСТ Р 32618.2-2014)Linear thermal expansion coefficients
(GOST R 32618.2-2014)
(ГОСТ Р 57943-2017 (ИСО 22007-4:2008))Thermal conductivity
(GOST R 57943-2017 (ISO 22007-4: 2008))
Также на фиг.18 в подтверждение свойства легкости сварки профиля показано фото сварного углового соединения готового термопластичного армированного профиля прямоугольной трубы. Профиль расширяет возможности сборки узлов креплений, что значительно сокращает трудоемкость и материалоемкость конструкций на основе данного профиля. Например, если потребуется собрать конструкцию из профиля на основе реактопластичного профиля, то дополнительно потребуется различного рода соединительный материал, это может быть металлический крепеж или различные адгезивы. В случае с термопластичным профилем можно воспользоваться методом местного разогрева для придания необходимой геометрии либо различных методов сваривания. Для этого дополнительные материалы не требуются, необходим только инструмент, процесс сварки происходит намного быстрее процесса склейки. Also in Fig. 18, in confirmation of the property of ease of profile welding, a photo of a fillet welded joint of a finished thermoplastic reinforced profile of a rectangular pipe is shown. The profile expands the possibilities of assembling the fasteners, which significantly reduces the labor and material consumption of structures based on this profile. For example, if you need to assemble a structure from a profile based on a thermo-plastic profile, then you will additionally need a different kind of connecting material, it can be metal fasteners or various adhesives. In the case of a thermoplastic profile, you can use the local heating method to give the desired geometry or various welding methods. For this, additional materials are not required, only a tool is needed, the welding process is much faster than the gluing process.
Таким образом разработанный способ изготовления позволяет получить термопластичные пултрузионные армированные профили с набором существенно улучшенных эксплуатационных свойств, таких как:Thus, the developed manufacturing method makes it possible to obtain thermoplastic pultruded reinforced profiles with a set of significantly improved operational properties, such as:
- высокая прочность (достигается совокупными свойствами композита, особенно с поперечным армированием);- high strength (achieved by the combined properties of the composite, especially with transverse reinforcement);
- ударопрочность (свойства термопластичной матрицы);- impact resistance (properties of a thermoplastic matrix);
- химическая стойкость (свойства термопластичной матрицы);- chemical resistance (properties of a thermoplastic matrix);
- термостойкость (свойства термопластичной матрицы);- heat resistance (properties of a thermoplastic matrix);
- теплопроводность;- thermal conductivity;
- постформируемость и короткое время обработки (есть возможность изменять геометрию многократно), в том числе свариваемость вместо склеивания;- postformability and short processing time (it is possible to change the geometry many times), including weldability instead of gluing;
- возможность повторной переработки (изготовленный материал подвергается повторной переработке и использованию) - дополнительное экологическое преимущество термопластов.- the possibility of re-processing (the manufactured material is re-processed and used) - an additional environmental benefit of thermoplastics.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020113106A RU2742170C1 (en) | 2020-04-08 | 2020-04-08 | Method for continuous production of thermoplastic reinforced pultured profile |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020113106A RU2742170C1 (en) | 2020-04-08 | 2020-04-08 | Method for continuous production of thermoplastic reinforced pultured profile |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2742170C1 true RU2742170C1 (en) | 2021-02-02 |
Family
ID=74554323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020113106A RU2742170C1 (en) | 2020-04-08 | 2020-04-08 | Method for continuous production of thermoplastic reinforced pultured profile |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2742170C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4883552A (en) * | 1986-12-05 | 1989-11-28 | Phillips Petroleum Company | Pultrusion process and apparatus |
| WO2002006037A1 (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-24 | Universidade Do Minho | Pultrusion head to produce long fibre reinforced thermoplastic matrix profiles |
| US20180257318A1 (en) * | 2014-12-22 | 2018-09-13 | Rhodia Operations | Method for the continuous production of a composite material profile section from thermoplastic polymer having high fluidity |
-
2020
- 2020-04-08 RU RU2020113106A patent/RU2742170C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4883552A (en) * | 1986-12-05 | 1989-11-28 | Phillips Petroleum Company | Pultrusion process and apparatus |
| WO2002006037A1 (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-24 | Universidade Do Minho | Pultrusion head to produce long fibre reinforced thermoplastic matrix profiles |
| US20180257318A1 (en) * | 2014-12-22 | 2018-09-13 | Rhodia Operations | Method for the continuous production of a composite material profile section from thermoplastic polymer having high fluidity |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ushakov A.E., Klenin Yu.G., Sorina T.G., Khrulenko M.A., Soloviev A.S. Physical and mechanical characteristics of PCM based on thermoplastic tapes reinforced with continuous fibers. All-Russian scientific and technical conference "Thermoplastic materials and functional coatings", 2019, Moscow: FSUE "VIAM", p. 215-224. * |
| Ушаков А.Е., Кленин Ю.Г., Сорина Т.Г., Хруленко М.А., Соловьев А.С. Физико-механические характеристики ПКМ на основе термопластичных лент, армированных непрерывными волокнами. Всероссийская научно-техническая конференция "Термопластичные материалы и функциональные покрытия", 2019, М.: ФГУП "ВИАМ", с. 215-224. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4976812A (en) | In-line consolidation of braided structures | |
| JP5792293B2 (en) | Structural members formed from solid and linear profiles | |
| US5320696A (en) | In-line consolidation of braided structures | |
| JP5788978B2 (en) | Thermoplastic prepreg containing continuous and long fibers | |
| US5096645A (en) | Method of forming reinforced thermoplastic members | |
| US5068142A (en) | Fiber-reinforced polymeric resin composite material and process for producing same | |
| US5146835A (en) | In-line consolidation of braided structures | |
| KR102334459B1 (en) | Continuous fiber reinforced thermoplastic polymer composite and manufacturing method thereof | |
| CA1309283C (en) | In-line consolidation of braided structures | |
| WO2011131664A1 (en) | Impregnation assembly and method for manufacturing a composite structure reinforced with long fibers | |
| KR20140015462A (en) | Continious fiber reinforced thermoplastic rod and pultrusion method for its manufacture | |
| SK15002002A3 (en) | Method for making a composite extruded profile formed with thermoplastic organic material reinforced with reinforcing fibres | |
| WO2022057298A1 (en) | Long basalt fiber thermoplastic consumable for 3d printing, preparation method therefor and preparation device therefor | |
| US20150017416A1 (en) | Composite Tapes and Rods Having Embedded Sensing Elements | |
| US20160102421A1 (en) | Apparatus for stretching acrylic fibers in a pressurized steam environment and automatic fiber drawing-in device for said apparatus | |
| EP0393536B1 (en) | Fiber-reinforced polymeric resin composite material and process for producing same | |
| JP7243629B2 (en) | Prepreg manufacturing method and manufacturing apparatus | |
| US5336526A (en) | Primary processing of laminated thermoplastic sheets | |
| RU2742170C1 (en) | Method for continuous production of thermoplastic reinforced pultured profile | |
| US20210213690A1 (en) | Method of producing thermoplastic resin-impregnated sheet-shaped reinforcing fiber bundle | |
| SK2392002A3 (en) | Method and device for making composite plates | |
| RU93736U1 (en) | INSTALLATION FOR PRODUCING COMPOSITE POLYMERIC REINFORCEMENT | |
| JP2005335296A (en) | Manufacturing method of tow prepreg | |
| RU2738606C1 (en) | Thermoplastic reinforced pultrusion profile | |
| RU2738529C1 (en) | Production line for composite long products and bent reinforcement elements |