SE501085C2 - Method for manufacturing bodies of fiber composites - Google Patents

Method for manufacturing bodies of fiber composites

Info

Publication number
SE501085C2
SE501085C2 SE9300639A SE9300639A SE501085C2 SE 501085 C2 SE501085 C2 SE 501085C2 SE 9300639 A SE9300639 A SE 9300639A SE 9300639 A SE9300639 A SE 9300639A SE 501085 C2 SE501085 C2 SE 501085C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
mold
injection
filling
resin
injection channel
Prior art date
Application number
SE9300639A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9300639D0 (en
SE9300639L (en
Inventor
Joakim Pettersson
Erik Sandlund
Anders Stroembeck
Original Assignee
Swedish Inst Of Composites Sic
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 Swedish Inst Of Composites Sic filed Critical Swedish Inst Of Composites Sic
Priority to SE9300639A priority Critical patent/SE501085C2/en
Publication of SE9300639D0 publication Critical patent/SE9300639D0/en
Priority to EP94908546A priority patent/EP0686084A1/en
Priority to PCT/SE1994/000136 priority patent/WO1994019176A1/en
Priority to AU61592/94A priority patent/AU6159294A/en
Publication of SE9300639L publication Critical patent/SE9300639L/en
Publication of SE501085C2 publication Critical patent/SE501085C2/en

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
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/546Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure
    • 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
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/462Moulding structures having an axis of symmetry or at least one channel, e.g. tubular structures, frames
    • 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
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2023/00Tubular articles
    • B29L2023/22Tubes or pipes, i.e. rigid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

A method of manufacturing bodies of polymeric fibre composites, wherein a preformed fibre reinforcement (11, 21, 31, 41, 51) is placed in a cavity whereupon a liquid resin of a low-viscous polymer material is supplied to the cavity through one or more injection channels (13, 23, 33, 43, 53) provided in the fibre reinforcement, whereby the resin supply through the injection channel is controlled such that the flow front (19, 29, 39, 49, 59) of the resin during the mould filling propagates parallel to the axis of said injection channel through the cavity such that the fibre reinforcement is impregnated by the polymer material, the viscosity of the polymer material then being increased and the body being stripped.

Description

10 15 20 25 30 35 501 085 3, formen fylles genom att en flytande polymer injiceras i verktyget, genom ett eller flera ingöt, varvid verktyget avluftas, genom en eller flera avluftningspunkter, 4, polymermaterialet härdas i verktyget, 5, verktyget öppnas och den formade detaljen avformas. 10 15 20 25 30 35 501 085 3, the mold is filled by injecting a liquid polymer into the tool, through one or more ingots, whereby the tool deaerated, through one or more deaeration points, 4, the polymeric material is cured in the tool, 5, the tool is opened and the molded part is demolded.

Processen ställer krav pä det polymera matris materialets fysikaliska egenskaper och pä god kontroll över deras för- ändring under härdningssteget. Formfyllnads kravet innebär att det flytande polymera matrismaterialet mäste uppvisa en tillräckligt lag viskositet och bibehälla denna till dess att hela formverktyget fyllts trots att härdningen ibland päbörjas redan under formfyllnaden. Samtidigt bör den forma- de detaljen efter avslutad formfyllnad snabbt nä en styvhet, genom att härdning när en sädan nivä, sä att detaljen kan avlägsnas ur verktyget utan nägon förlängd uppehällstid och avformas varigenom en hög produktivitet uppnäs.The process places demands on the polymeric matrix material physical properties and in good control of their change during the curing step. The form-filling requirement entails that the liquid polymeric matrix material must have a sufficiently low viscosity and maintain it until then that the entire mold is filled despite the hardening sometimes begins already during the mold filling. At the same time, the the detail after completion of mold filling quickly reaches a stiffness, by curing when such a level, so that the detail can removed from the tool without any extended residence time and deformed thereby achieving high productivity.

RTM-verktyg bestär av tvá eller fler verktygsdelar som vid formfyllnad och härdning definierar ett formrum med detal- jens geometri. Verktyget är alltid anordnat att innefatta minst ett ingöt för tillförsel av det flytande polymera mat- ris materialet och minst en avluftningsport för evakuering av i vertyget vid formfyllnaden befintlig luft. Positione- ring och utformning av ingöt och avluftningspunkter är helt avgörande för att uppnä en god formfyllnad. Det är vanligt att genom avluftningsportarna applicera ett undertryck i verktyget för att öka tryckdifferensen mellan ingöt och flödesfront och därmed minska tiden för formfyllnad.RTM tools consist of two or more tool parts as in mold filling and curing define a mold space with details jens geometry. The tool is always arranged to include at least one ingot for supplying the liquid polymeric feedstock rice material and at least one vent port for evacuation of air present in the tool at the mold filling. Positional ring and design of ingots and venting points are complete crucial to achieve a good form filling. It is usual to apply a negative pressure through the vent ports in the tool to increase the pressure difference between the ingot and flow front and thereby reduce the time for mold filling.

Användning av vakuum, undertryck, sänker vanligen ocksa halten av luftinneslutningar, porer.The use of vacuum, negative pressure, usually also lowers the content of air inclusions, pores.

Typisk pressas det polymera matris materialet in genom ingö- tet med ett lägt tryck, injiceringstryck, 0.1 - 1 MPa, vilket innebär att den verktyget sammanhällande kraften, läskraften kan begränsas. Samtidigt innebär det att de kraf- ter som verkar pà verktygsytorna blir läga varigenom goda geometriska toleranser kan erhällas även med relativt enkla verktygskonstruktioner. Detta sammantaget innebär att inves- 10 15 20 25 30 35 501 085 teringskostnaderna för RTM processen ar laga vid en jämfö- relse med andra processer för formning av fiberkompositer, speciellt processer för formning av högpresterande fiber- kompositer.Typically, the polymeric matrix material is pressed through the with a low pressure, injection pressure, 0.1 - 1 MPa, which means that the tool cohesive force, reading power may be limited. At the same time, it means that the ters acting on the tool surfaces become position thereby good geometric tolerances can be obtained even with relatively simple tool constructions. All in all, this means that 10 15 20 25 30 35 501 085 The costs of the RTM process are low in a comparative with other processes for forming fiber composites, especially processes for forming high-performance fibers composites.

Formfyllnaden är ett mycket kritiskt processteg under vilket det krävs att den i formrummet placerade fiberarmeringen fylls ut fullständigt utan att luftinneslutningar, porer, kvarstár i den formade detaljen. Dessutom krävs att form- fyllnadstiden är kort för att uppná hög produktivitet.The mold filling is a very critical process step during which it is required that the fiber reinforcement placed in the mold space completely filled without air inclusions, pores, remains in the shaped detail. In addition, the filling time is short to achieve high productivity.

Fullständig utfyllnad av formrummet och av den sà kallade fria volymen i fiberarmeringen uppnás enklast vid enkla och symmetriska geometrier och med en i formrummet jämnt förde- lad fiberhalt i hela fiberarmeringen. För mer komplexa geo- metrier eller vid en fiberarmering med varierande fiberhalt eller en i formrummet ojämnt fördelad fiberarmering ar det ofta svart att uppnà en god formfyllnad och/eller làg por- halt.Complete filling of the mold space and of the so-called the free volume of the fiber reinforcement is most easily achieved with simple and symmetrical geometries and with an even distribution in the mold load fiber content throughout the fiber reinforcement. For more complex geo- meters or in the case of a fiber reinforcement with varying fiber content or a fiber reinforcement unevenly distributed in the mold space often black to achieve a good form filling and / or low por- slippery.

Formfyllnad, porhalt och fyllnadstid pâverkas sáledes av ett flertal mer eller mindre samverkande parametrar, sàsom inji- ceringstryck, undertryck i verktyget, det polymera matris materialets viskositet, dess vätningsegenskaper relativt fiberarmering och verktygets ytor, injiceringstracka och fiberarmeringens permeabilitet.Mold filling, pore content and filling time are thus affected by one several more or less cooperating parameters, such as inji- curing pressure, negative pressure in the tool, the polymeric matrix the viscosity of the material, its wetting properties relative fiber reinforcement and tool surfaces, injection rack and the permeability of the fiber reinforcement.

Vidare kan formfyllnad och formfyllnadstid förändras genom val av formfyllnadsstrategi. Tvà principiellt olika strate- gier är vanligen förekommande: A. Punktinjicering, varmed avses att ett eller flera ingöt placeras nära detaljens centrum och att flödesfronten propagerar frán ingötet/ingöten i alla riktningar ut mot detaljens kanter där avluftning sker genom en eller flera avluftningsportar.Furthermore, mold filling and mold filling time can be changed by choice of mold filling strategy. Two fundamentally different strategies giers are common: A. Point injection, by which is meant that one or more ingots placed close to the center of the part and to the flow front propagates from the ingot / ingöten in all directions towards the edges of the part where venting takes place through one or more vent ports.

B. Kantinjicering, varmed avses att ett eller flera ingöt placeras längs en eller flera av formrummets kanter via en ingöts- eller fördelningkanal. Nar fördelningskanalen anord- 10 15 20 25 30 35 501 085 nas att tillföra polymer genom ingöt vilka väsentligen är placerade längs en kant eller sidoyta, propagerar flödes- fronten under formfyllnaden i en riktning frän denna kant eller sidoyta mot den eller de motsatta sidoytor där avluft- ning sker. När fördelningskanal och ingöt anordnas att till- föra polymer frán de kanter eller sidoytor vilka utgör de- taljens yttre begränsningsyta eller periferi propagerar flö- desfronten under formfyllnaden frán periferin mot centrum där avluftning sker.B. Edge injection, by which is meant that one or more ingots placed along one or more of the edges of the mold space via one inlet or distribution channel. When the distribution channel is arranged 10 15 20 25 30 35 501 085 to supply polymer by casting which are essentially placed along an edge or side surface, propagate flow the front under the mold filling in a direction from this edge or side surface against the opposite side surface (s) where the vent ning happens. When the distribution channel and ingot are arranged to remove polymer from the edges or side surfaces which form the the outer limiting surface or periphery of the hoist propagates desfronten under the filling of form from the periphery towards the center where deaeration takes place.

Generellt gäller att kantinjicering ger kortare fylltid än punktinjicering för samma detalj och med samma processpara- mêtrar .In general, edge injection gives shorter filling time than point injection for the same detail and with the same process mêtrar.

Fiberarmeringens genomsläpplighet, permeabiliteten, är av avgörande betydelse för formfyllnadstiden. Permeabiliteten i armeringen bestäms främst av volymshalten fiber i fiberarme- ringen. Höga fiberhalter vilket förekommer i högpresterande polymera fiberkompositer ger ett stort motständ för den fly- tande polymermassan, hartset, att impregnera fiberarmeringen varigenom fyllnadstiden blir oacceptabelt läng. Vid läng fyllnadstid pâverkas även härdningen pä ett negativt sätt eftersom härdförloppet mäste anpassas för att uppfylla kravet pä lág hartsviskositet under väsentligen hela form- fyllnadstiden. För manga hartsmaterial kan kraven pà bibe- hallen làg viskositet under en läng formfyllnadstid för att säkerställa god fyllnad och lág porhalt ej kombineras med kraven pä ett snabbt härdförlopp i ett efterföljande härd- steg utan vanligen mäste man kompromissa mellan dessa krav.The permeability of the fiber reinforcement, the permeability, is off crucial for the mold filling time. Permeability in The reinforcement is mainly determined by the volume content of fiber in the fiber reinforcement. the ring. High fiber levels which occur in high performance polymeric fiber composites provide great resistance to the the polymer mass, the resin, to impregnate the fiber reinforcement whereby the filling time becomes unacceptably long. At length filling time, the hardening is also affected in a negative way because the curing process must be adapted to meet the requirement for low resin viscosity during substantially the entire filling time. For many resin materials, the requirements of the hall low viscosity for a long mold filling time to ensure good filling and low pore content not combined with the requirements for a rapid curing process in a subsequent curing steps without usually having to compromise between these requirements.

Härigenom erhälls vanligen, vid ett konstant injicerings- tryck, en minskning av flödesfrontens hastighet sä att den totala formfyllnadstiden är proportionell mot kvadraten pá injiceringssträckan. Härigenom erhäller stora detaljer orim- liga formfyllnadstider om inte ett stort antal ingöt kan anordnas för att avkorta nödvändiga injicerings längder. Ett stort antal ingöt komplicerar och fördyrar dock verktygen.This usually results in a constant injection of pressure, a decrease in the velocity of the flow front so that it total mold filling time is proportional to the square of the injection distance. In this way, large details are mold filling times unless a large number of ingots can arranged to shorten the necessary injection lengths. One however, large numbers of ingots complicate and make the tools more expensive.

Ett ändamäl med den uppfunna metoden är att erbjuda en pro- cess under vilken ett flytande polymermaterialet med minime- 10 15 20 25 30 35 H31 085 rad formfyllnadstid tillföres och fyller en av ett hälrum i ett formverktyg definierad form och impregnerar en i nämnda form anordnad förform av fiberarmering. Vidare erbjuder den uppfunna metoden en fullständig formfyllnad med minimerad porhalt och en kvalitetsmässigt repeterbar formfyllnad under kontrollerbara betingelser.One object of the invented method is to provide a during which a liquid polymeric material with a minimum 10 15 20 25 30 35 H31 085 row mold filling time is added and fills one of a cavity a mold tool defined shape and impregnates one in said shape arranged preform of fiber reinforcement. Furthermore, it offers invented the method a complete form filling with minimized pore content and a quality-repeatable mold filling below controllable conditions.

UPPFINNINGEN Vid framställning av polymera fiberkomposit kroppar med RTM- teknik anordnas ett formverktyg att definiera ett formrum, varefter en förformad fiberarmering placeras i formrummet innan ett flytande harts av ett làgvisköst polymermaterial tillföres formrummet. Formrummet fylles väsentligen helt med polymermaterial varvid nämnda fiberarmering impregneras väsentligen fullständigt av polymermaterialet. När polymer- materialets viskositet genom härdning har höjts till att ge den formade kompositkroppen en styvhet som tilläter att den formade fiberkompositkroppen kan hanteras avformas den.THE INVENTION In the production of polymeric fiber composite bodies with RTM technology, a molding tool is provided to define a molding, after which a preformed fiber reinforcement is placed in the mold space before a liquid resin of a low viscosity polymeric material is added to the mold space. The mold space is substantially completely filled polymeric material wherein said fiber reinforcement is impregnated substantially completely of the polymeric material. When polymer the viscosity of the material by curing has been increased to give the shaped composite body has a rigidity that allows it shaped fiber composite body can be handled demolded.

Enligt det uppfunna förfarandet tillföres formrummet under formfyllnaden harts genom en eller flera i fiberarmeringen anordnade centralt placerade injiceringskanaler, varvid nämnda harts införes i gjutformen genom ett i injicerings- kanalens ingötssida anordnat ingötshäl och injiceringskana- len under formfyllnaden förlängs kontrollerat för att styra tillförseln av harts sä att hartsets flödesfront, under det att formrummet fylles och fiberarmeringen impregneras med harts, propagerar väsentligen parallellt med nämnda injice- ringskanals axel genom formrummet, allteftersom injicerings- kanalen förlängs in i formrummet.According to the invented method, the mold space is added below the mold filling resin through one or more of the fiber reinforcements arranged centrally located injection channels, wherein said resin is introduced into the mold by means of an injectable the injection side of the duct, the ingot heel and the injection duct len during the mold filling is extended in a controlled manner to control the supply of resin so that the flow front of the resin, below it that the mold space is filled and the fiber reinforcement is impregnated with resin, propagates substantially in parallel with said injection. axis of the duct through the mold cavity, as the injection the channel is extended into the mold space.

Den uppfunna metoden är speciellt lämplig vid tvä typer av kompositprodukter för vilka bada den förformade fiberarme- ringen innefattar hálrum vilka resulterar i hälkroppar eller detaljer innefattande säväl armerade som oarmerade partier, sandwichkonstruktioner. Företrädesvist anordnas väsentligen cylindriska injiceringskanaler i nämnda oarmerade hälrum. med Injiceringskanalen kan definieras av ett rör, en liner, för hartset permeabla väggar eller formas av fiberarmeringen 10 15 20 25 30 35 5Û1 085 eller som ett hälrum i en för hartset permeabel kärna. Inji- ceringskanalen kan vara rak och cylindrisk men även anordnas med konturer vilka följer den formade kroppens geometri.The invented method is particularly suitable for two types of composite products for which both the preformed fiber the ring includes cavities which result in heel bodies or details including both reinforced and unreinforced parts, sandwich constructions. Preferably arranged substantially cylindrical injection channels in said unreinforced heel cavity. with The injection channel can be defined by a tube, a liner, for the resin permeable walls or formed by the fiber reinforcement 10 15 20 25 30 35 5Û1 085 or as a cavity in a core permeable to the resin. Inji- can be straight and cylindrical but also arranged with contours which follow the geometry of the shaped body.

Detta uppnäs i en utföringsform av uppfinningen genom att en kolv anordnas i nämnda injiceringskanal och när harts under formfyllnaden tillföres genom ett ingötshäl i injiceringska- nalens ena ände utdrages eller pressas kolven ut ur sin in- skjutna position genom ett i injiceringskanalens andra ände anordnat häl varigenom injiceringskanalens förlängs under formfyllnaden och hartsets flödesfront propagerar väsentli- gen parallellt med nämnda injiceringskanals axel.This is achieved in an embodiment of the invention by a piston is arranged in said injection channel and when resin below the mold filling is supplied through a casting heel in the injection box. one end of the valve is pulled out or pressed out of its inner part. pushed position through one at the other end of the injection channel arranged heel thereby extending the injection channel below the mold filling and the flow front of the resin substantially propagate gene parallel to the axis of said injection channel.

Samma effekt uppnäs när nämnda kolv i en annan utföringsform av uppfinningen anordnas i form av en slang vilken under formfyllnaden vränges ut och in och utdrages ur injicerings- kanalen genom ett i den ingötshälet motstàende änden av injiceringskanalen anordnat häl.The same effect is achieved when said piston in another embodiment of the invention is arranged in the form of a hose which below the mold filling is turned inside out and pulled out of the injection the channel through an end of the ingot heel opposite injection channel arranged heel.

Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen anordnas nämnda kolv tvädelad med en inre stationär axel, vilken kvarstannar i formrummet under formfyllnaden, för att mini- mera injiceringskanalens volym, och en yttre koncentriskt med nämnda axel anordnad hylsa vilken under formfyllnaden pä ovan nämnda sätt pressas eller utdrages ut ur ett häl anord- nat i den ingötshàlet motstàende änden av injiceringskana- len.According to a further embodiment of the invention are provided said piston split in two with an inner stationary shaft, which remains in the mold cavity during the mold filling, in order to more injector volume, and an external concentric with said shaft arranged sleeve which during the mold filling on the above-mentioned method is pressed or pulled out of a heel device in the molded-in opposite end of the injection canal len.

Vid framställning av polymera fiberkompositer enligt det uppfunna förfarandet minimeras formfyllnadstiden genom att under hela formfyllnadstiden avständet frän fritt flytande harts i injiceringskanalen till flödesfronten som propagerar genom fiberarmeringen är litet och konstant vilket i jämfö- relse med konventionell RTM-teknik kraftigt reducerar form- fyllnadstiden vid; - stora och/eller länga kroppar, - kroppar med hög fiberhalt, - matrispolymerer med hög visositet. 10 15 20 25 30 35 .501 085 Dessutom erhålles genom det korta avståndet från fritt fly- tande harts i injiceringskanal till flödesfronten genom fiberarmeringen som erhålles med uppfunna förfarandet en god kontroll över formfyllnadsförloppet vilket härigenom styres med kolvens rörelser.In the manufacture of polymeric fiber composites accordingly invented method, the mold filling time is minimized by throughout the mold filling time the distance from free flowing resin in the injection channel to the flowing front that propagates through the fiber reinforcement is small and constant, which in comparison with conventional RTM technology greatly reduces filling time at; - large and / or long bodies, - bodies with a high fiber content, high viscosity matrix polymers. 10 15 20 25 30 35 .501 085 In addition, by the short distance from free flight resin in the injection channel to the flow front through the fiber reinforcement obtained by the invented method a good control over the mold filling process, which is thereby controlled with the movements of the piston.

Med det uppfunna förfarandet erhålles en materialtillförsel vilken under formfyllnaden sker kontrollerat från injice- ringskanalen eller kanalerna i kroppens inre vilket är gynn- samt för att undvika luftinneslutningar och andra inhomoge- niteter som kan hänföras till stört materialflöde genom fiberarmeringen.With the invented method a material supply is obtained which during the filling of the mold is controlled from the injection the duct or ducts in the body, which is beneficial and to avoid air entrapment and other inhomogeneous activities that can be attributed to disturbed material flow through the fiber reinforcement.

Det uppfunna förfarandet år mycket fördelaktigt för till- verkning av långa hålade produkter såsom högprestanda rör, liksom för integrerad tillverning av komplexa detaljer, såsom tillverk- rör med integrerade flänsar och för drivaxlar, ning av styrytor inklusive axel och infästning, i ett steg.The invented method is very advantageous for effect of long hollow products such as high performance tubes, as well as for integrated production of complex parts, such as tubes with integrated flanges and for drive shafts, control surfaces including shaft and attachment, in one step.

Det uppfunna förfarandet är också mycket värdefullt för tillverkning av kompositer med högviskösa matrissystem såsom högtemperaturbeständiga härdplaster, höghållfasta härdplas- ter och termoplaster.The invented method is also very valuable for manufacture of composites with highly viscous matrix systems such as high temperature resistant thermosets, high strength thermosets and thermoplastics.

FIGURER Uppfinningen ska i det följande förklaras mer ingående och exemplifieras med ett antal föredragna utföringsformer under hänvisning till bifogade figurer. Figur 1 visar ett förfa- rande enligt uppfinningen där flödesfrontens utbredning styres med hjälp av en i injiceringskanalen anordnad kolv. I figur 2 visas en utföringsform där flödesfrontens utbredning styres genom att en i injiceringskanalen anordnad slang under formfyllnad vränges ut och in och utdrages ur injice- ringskanalen. Figur 3 visar en utföringsform genom vilken injiceringskanalens volym minimeras under formfyllnaden. 10 15 20 25 30 35 501 085 FIGURBESKRIVNING Vid framställning av en polymer kompositkropp med RTM-teknik enligt en utföringsform av det uppfunna förfarandet, vilken visas i figur 1. placeras en förformad fiberarmering 11 i ett formverktyg 12. I fiberarmeringen 11 har en cylindrisk injiceringskanal 13 anordnats. En kolv 14 har inskjutits i injiceringskanalen 13 genom ett häl 15 i formverktyget 12.FIGURES The invention will be explained in more detail below and exemplified by a number of preferred embodiments below reference to the accompanying figures. Figure 1 shows a procedure according to the invention where the distribution of the flow front is controlled by means of a piston arranged in the injection channel. IN Figure 2 shows an embodiment where the distribution of the flow front is controlled by a hose arranged in the injection channel during mold filling, it is inverted in and out of the injector. the ring channel. Figure 3 shows an embodiment through which the volume of the injection channel is minimized during the mold filling. 10 15 20 25 30 35 501 085 DESCRIPTION OF FIGURES In the manufacture of a polymeric composite body using RTM technology according to an embodiment of the invented method, which shown in figure 1. a preformed fiber reinforcement 11 is placed in a forming tool 12. In the fiber reinforcement 11 has a cylindrical injection channel 13 has been provided. A piston 14 has been inserted into the injection channel 13 through a heel 15 in the forming tool 12.

Kolven 14 fyller i inskjutet läge upp väsentligen hela injiceringskanalens 13 volym och kan obehindrat förflyttas i injiceringskanalen 13. Ett ingötshäl 16 är anordnat i form- verkyget 12 och mynnar i injiceringskanalens 13 ena ände, ingötssidan 17, medan kolvens utloppshäl 15 är anordnat i injiceringskanalens andra ände 18. Avluftningspunkter, icke visade, anordnas sàsom fallet är vid konventionell tillverk- ning enligt RTM-teknik utifrän detaljens geometri. Harts tillföres under formfyllnaden genom det i injiceringskana- lens 13 ingötsida 17 anordnade ingötshälet 16 med ett kont- rollerat tryck och flöde. Vid formfyllnadens början upptar kolven 14 väsentligen hela injiceringskanalens 13 volym.In the retracted position, the piston 14 fills up substantially whole the volume of the injection channel 13 and can be moved freely in the injection channel 13. A casting heel 16 is arranged in the mold the tool 12 and opens into one end of the injection channel 13, the casting side 17, while the outlet heel 15 of the piston is arranged in the other end of the injection duct 18. Venting points, no shown, are arranged as is the case with conventional according to RTM technology based on the geometry of the part. Resin is supplied during the mold filling by means of the the casting heel 16 of the lens 13 provided with a control rolled pressure and flow. At the beginning of the mold filling occupies the plunger 14 substantially the entire volume of the injection channel 13.

Kolven 14 förflyttas därefter kontrollerat sä att en flödes- front 19 bildas vilken under formfyllnaden propagerar med ett konstant och litet förspräng, X, relativt den av kolvens förflyttning styrda förlängningen av injiceringskanalen 13.The piston 14 is then moved in a controlled manner so that a flow front 19 is formed which during the filling of the mold propagates with a constant and small lead, X, relative to that of the piston movement controlled the extension of the injection channel 13.

Flödesmotständet i injiceringskanalen 13 är litet och för- sumbart relativt flödesmotstàndet i den förformade fiberar- meringen ll vilket medför att tryckfallet i injiceringskana- len 13 är litet under formfyllnaden. Tryckdifferensen mellan injiceringskanalen 13 och flödesfronten 19 är hela tiden stor och konstant vilket är liktydigt med att harts tillfö- res genom ett ingöt vilket väsentligen följer flödesfronten 19 under dess propagering längs injiceringskanalen 13 under form fyllnaden. Denna stora tryckdifferens över en kort sträcka upprätthälles under väsentligen hela formfyllnaden.The flow resistance in the injection channel 13 is small and relatively relative to the flow resistance of the preformed fiber which causes the pressure drop in the injection canal len 13 is slightly below the mold filling. The pressure difference between the injection channel 13 and the flow front 19 are all the time large and constant, which is tantamount to adding resin. traveled through a ladle which essentially follows the flow front 19 during its propagation along the injection channel 13 below shape the filling. This large pressure difference over a short distance is maintained during substantially the entire mold filling.

När väsentligen hela fiberarmeringens 11 fria volym har ersatts med polymermaterial avslutas formfyllnaden med att kolven 14 förflyttas tillbaka till utgångsläget, vilket tömmer injiceringskanalen 13 med ett omvänt flöde ut genom 10 15 20 25 30 35 501 085 ingötshålet 16. Därefter vidtar härdningsteget under vilket polymermateria-lets styvhet höjes med för aktuellt polymer- material relevant teknik. När den formade kompositkroppen uppnått tillräcklig styvhet avformas med vid konventionell tillverkning medelst RTM-teknik vedertagna metoder.When substantially the entire free volume of the fiber reinforcement 11 has replaced with polymeric material, the mold filling ends with the piston 14 is moved back to the initial position, which empties the injection channel 13 with a reverse flow out through 10 15 20 25 30 35 501 085 the casting hole 16. Then the curing step takes place during which the stiffness of the polymeric material is increased by the current polymer material relevant technique. When it formed the composite body achieved sufficient rigidity is formed with at conventional manufacturing using RTM technology accepted methods.

Kolvfunktionen kan som framgår av den i figur 2 visade utfö- ringsformen uppnås med en vrängd slang. En förformad fiber- armering 21 placeras i ett formverktyg 22. I en i fiberarme- ringen 21 anordnad injiceringskanal 23 införes genom ett hål 25 i formverktyget 22 en slang 24. Slangen 24 som i sin in- skjutna ände 241 är vrängd och tillsluten fyller vid form- fyllnadens början, genom att ett inre övertryck appliceras i slangen 24, väsentligen hela injiceringskanalens 23 volym.As shown in the embodiment shown in Figure 2, the piston function can the ring shape is achieved with a twisted hose. A preformed fiber reinforcement 21 is placed in a molding tool 22. In a fiber reinforcing ring 21 arranged in the ring 21 is inserted through a hole 25 in the forming tool 22 a hose 24. The hose 24 which in its shot end 241 is inverted and closed fills at molding the beginning of the filling, by applying an internal overpressure in the hose 24, substantially the entire volume of the injection channel 23.

En inuti slangen 24 anordnad stäng eller lina 242 fästes i den vrängda änden 241. Genom att nämnda stång 242 under formfyllnaden drages ut genom hålet 25 vränges slangen 24 ut och in och drages likaså ut ur injiceringskanalen 23 genom hålet 25. Härigenom förlängs under formfyllnaden, som på ovan beskrivet sätt sker genom att harts tillföres genom ingötshålet 26. 29 kontrollerat propagerar väsentligen parallellt med injiceringskanalen 23 så att flödesfronten injiceringskanalen på samma sätt som under den tidigare beskrivna utföringsformen. Denna utföringsform är speciellt fördelaktig genom att ingen rörelse sker i gränsytan 244 mellan injiceringskanalens inneryta 231 och slangen 24.A rod or rope 242 arranged inside the hose 24 is fastened the inverted end 241. By said rod 242 below the mold filling is pulled out through the hole 25, the hose 24 is turned out and likewise drawn in and out of the injection channel 23 through the hole 25. Hereby extended under the mold filling, as on the method described above is done by adding resin through the ingot hole 26. 29 propagates substantially parallel to the injection channel 23 so that the flow front the injection channel in the same way as under the previous one described embodiment. This embodiment is special advantageous in that no movement takes place in the interface 244 between the inner surface 231 of the injection channel and the tube 24.

Vidare medges att injiceringskanalens 24 geometri kan väljas fritt. Det inre övertryck som appliceras i slangen 24 balanseras mot det använda ingötstrycket i hartset för att förhindra att slangen 24 kollapsar. Efter avslutad formfyll- nad trycksättes åter slangen så att vrängningen succesivt återgår under det att överskottet av harts i injiceringska- nalen 23 pressas tillbaka genom ingotshålet 26. Det inre övertrycket i slangen 24 behålles under det efterföljande härdningsteget vilket liksom avformning utföres på tidigare angivet sätt med vedertagna metoder.Furthermore, it is allowed that the geometry of the injection channel 24 can be selected free. The internal overpressure applied in the hose 24 balanced against the casting pressure used in the resin to prevent the hose 24 from collapsing. After completing the form filling The hose is pressurized again so that the twist is successive returns while the excess resin in the injection box the needle 23 is pushed back through the ingot hole 26. The inner the overpressure in the hose 24 is maintained during the subsequent the curing step which, like demolding, is performed on earlier specified method using accepted methods.

Injiceringskanalens volym minimeras under formfyllnaden vid användning av den i figur 3 visade utföringsformen av upp- 10 15 20 25 30 10 501 085 finningen. En förformad fiberarmering 31 placeras i ett formverktyg 32. I en i fiberarmeringen 31 anordnad injice- ringskanal 33 införes en tvädelad kolv 34a, 34b genom ett häl 35 i formverktyget 32. Kolven innefattar en stationär axel 34a, och en kring denna axel koncentriskt anordnad hylsa 34b vilken löper längs hela injiceringskanalens 33 längd. Hylsan 34b fyller i inskjutet läge upp väsentligen hela injiceringskanalens 33 volym och kan obehindrat för- flyttas 33. För att uppnà fullgod tätning anordnas utanför hylsan 34b ett i figur tätningskikt 34c, vilket är stationärt förankrat i kolven 34a, det avtätar injiceringskanalen 33. längs den stationära axeln 34a i injiceringskanalen staionärt flexibelt koncentriskt tätningsskikt 34c, 3 visad som en slang. Hylsan 34b löper mellan detta och kolven 34a för att pressa ut tätningskiktet sa att Ett ingötshál 36 är anordnat i formverkyget 32 och mynnar i injiceringskanalens 33 ena ände, ingötssidan 37, medan hylsans utloppshäl 35 är anordnat i injiceringskanalens andra ände 38. Harts tillfö- res under formfyllnaden genom det i injiceringskanalens 33 ingötsida 37 anordnade ingötshälet 36 med ett kontrollerat tryck och flöde. Vid formfyllnadens början upptar hylsan 34b väsentligen hela injiceringskanalens 33 volym. Hylsan 34b förflyttas därefter kontrollerat sä att en flödesfront 39 pä ovan beskrivet sätt bildas och under formfyllnaden kontrol- lerat propagerar väsentligen parallellt med injiceringskana- len 33 axel genom formrummet. När väsentligen hela fiberar- meringens 31 fria volym har ersatts med polymermaterial av- slutas formfyllnaden med att hylsan 34b förflyttas tillbaka till utgängsläget, vilket tömmer injiceringskanalen 33 med ett omvänt flöde ut genom ingötshàlet 36. Därefter härdas och avformas den formade kompositkroppen pä tidigare beskrivet sätt.The volume of the injection channel is minimized during the mold filling at using the embodiment shown in Figure 3 10 15 20 25 30 10 501 085 the finding. A preformed fiber reinforcement 31 is placed in one mold tool 32. In an injector arranged in the fiber reinforcement 31 ring channel 33, a two-part piston 34a, 34b is inserted through a heel 35 in the forming tool 32. The piston includes a stationary one shaft 34a, and one concentrically arranged about this axis sleeve 34b which runs along the entire injection channel 33 length. The sleeve 34b substantially fills in the retracted position the entire volume of the injection channel 33 and can be freely moved 33. To achieve a satisfactory seal, arrange outside the sleeve 34b one in figure sealing layer 34c, which is stationary anchored in the piston 34a, it seals the injection channel 33. along the stationary shaft 34a of the injection channel stationary flexible concentric sealing layer 34c, 3 shown as a hose. Sleeve 34b runs between this and the piston 34a for pressing out the sealing layer said that An ingot hole 36 is arranged in the mold jig 32 and opens into the injection channel 33 one end, the cast-in side 37, while the outlet heel 35 of the sleeve is arranged at the other end of the injection channel 38. Resin during the filling of the mold through that of the injection channel 33 casting side 37 provided the casting heel 36 with a controlled pressure and flow. At the beginning of the mold filling, the sleeve 34b occupies substantially the entire volume of the injection channel 33. Sleeve 34b then moved in a controlled manner so that a flow front 39 on described above and during the filling of the mold propagates substantially in parallel with the injection channel. smooth 33 axis through the mold space. When substantially the entire fiber the free volume of the ring 31 has been replaced with polymeric material the mold filling ends with the sleeve 34b being moved back to the initial position, which empties the injection channel 33 with a reverse flow out through the ingot hole 36. Then cured and the molded composite body is reshaped previously described manner.

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 11 501 085 PATENTKRAV10 15 20 25 30 35 11 501 085 PATENT REQUIREMENTS 1. Sätt att framställa kroppar av polymer fiberkomposit i ett formverktyg vilket anordnas att definiera ett formrum, där en förformad fiberarmering placeras i formrummet varef- ter ett flytande harts av ett lägvisköst polymermaterial tillföres formrummet sä att formrummet väsentligen fylles med polymermaterial och nämnda fiberarmering impregneras väsentligen fullständigt av polymermaterial under formfyll- naden varefter polymer materialets viskositet höjes sä att kroppen erhäller en styvhet där den formade fiberkomposit kroppen kan avformas, kännetecknat av - att nämnda harts tillföres formrummet genom en eller flera i fiberarmeringen (ll,2l,3l, 41, 51) anordnade injicerings- (l3,23,33,43,53). - att nämnda harts infores i gjutformen genom ett i injice- kanaler ringskanalens ingötssida (l7,27,37) anordnat ingötshäl (16, 26,36) och - att injiceringskanalen, under formfyllnaden, kontrollerat förlängs för att styra tillförseln av harts sä att hartsets flödesfront väsentligen parallellt med nämnda injiceringskanals axel (l9,29,39,49,59) under formfyllnaden propagerar genom formrummet.A method of producing bodies of polymeric fiber composite in a molding tool which is arranged to define a mold space, where a preformed fiber reinforcement is placed in the mold space after which a liquid resin of a low viscosity polymeric material is added to the mold space so that the mold space is substantially filled with polymeric material. completely of polymeric material during the mold filling, after which the viscosity of the polymeric material is increased so that the body obtains a rigidity where the shaped fiber composite body can be deformed, characterized by - said resin being fed to the mold space by one or more in the fiber reinforcement (II, 21, 31, 41, 51 ) provided injection (13,23,33,43,53). - said resin is introduced into the mold through a casting heel (16, 26,36) arranged in injection channels of the ring channel (16, 27,37) and - the injection channel, during the filling of the mold, is extended in a controlled manner to control the supply of resin so that the resin flow front substantially parallel to the axis of said injection channel (19,29,39,49,59) during the mold filling propagates through the mold space. 2. Sätt enligt patentkrav 1, kännetecknat av att en kolv (14,24,34) anordnas i nämnda injiceringskanal, varvid nämnda kolv under formfyllnaden utdrages eller pressas ut genom ett, ringskanalen, i den ingötsidan motsatta änden (l8,28,38) av injice- anordnat häl (l5,25,35) varigenom injicerings- kanalens förlängning kontrolleras och hartsets tillförsel (19,29.39) fyllnaden propagerar väsentligen parallellt med nämnda styres sä att hartsets flödesfront under form- injiceringskanals axel genom formrummet.A method according to claim 1, characterized in that a piston (14,24,34) is arranged in said injection channel, wherein said piston is pulled out or pressed out during the mold filling through an end, the ring channel, in the injection side opposite end (18,28,38) of injection-arranged heel (l5,25,35) whereby the elongation of the injection channel is checked and the supply of the resin (19,29.39) the filling propagates substantially parallel to said guide so that the flow front of the resin below the axis of the injection channel through the mold space. 3. Sätt enligt patentkrav 2, kännetecknat av att nämnda kolv anordnas i form av en slang vilken under formfyllnaden vränges ut och in och utdrages genom den ingötssidan motstäende änden av injiceringskanalen. 10 501 oss ÜA method according to claim 2, characterized in that said piston is arranged in the form of a hose which during the mold filling is turned in and out and pulled out through the injection side opposite end of the injection channel. 10 501 oss Ü 4. Sätt enligt patentkrav 2, kännetecknat av att nämnda kolv anordnas tvàdelad med en inre stationär axel (34a) vilken kvarstannar i formrummet under formfyllnaden och en yttre koncentriskt med nämnda axel anordnad hylsa (34b) vilken under formfyllnaden pressas eller utdrages ut ur ett, i den ingötsidan (37) motstàende änden (38) av injiceringskanalen (33), anordnat hal (35).A method according to claim 2, characterized in that said piston is arranged in two parts with an inner stationary shaft (34a) which remains in the mold space during the mold filling and an outer sleeve (34b) arranged concentrically with said shaft which is pressed or pulled out of a mold during the mold filling. in the injection side (37) opposite end (38) of the injection channel (33), arranged slider (35).
SE9300639A 1993-02-25 1993-02-25 Method for manufacturing bodies of fiber composites SE501085C2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9300639A SE501085C2 (en) 1993-02-25 1993-02-25 Method for manufacturing bodies of fiber composites
EP94908546A EP0686084A1 (en) 1993-02-25 1994-02-18 Method for manufacturing fibre composites
PCT/SE1994/000136 WO1994019176A1 (en) 1993-02-25 1994-02-18 Method for manufacturing fibre composites
AU61592/94A AU6159294A (en) 1993-02-25 1994-02-18 Method for manufacturing fibre composites

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9300639A SE501085C2 (en) 1993-02-25 1993-02-25 Method for manufacturing bodies of fiber composites

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9300639D0 SE9300639D0 (en) 1993-02-25
SE9300639L SE9300639L (en) 1994-08-26
SE501085C2 true SE501085C2 (en) 1994-11-07

Family

ID=20389036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9300639A SE501085C2 (en) 1993-02-25 1993-02-25 Method for manufacturing bodies of fiber composites

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0686084A1 (en)
AU (1) AU6159294A (en)
SE (1) SE501085C2 (en)
WO (1) WO1994019176A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE513772C2 (en) * 1999-03-19 2000-11-06 Dag Thulin Device for facilitating the extraction of supply cables for thermosetting plastic from mold spaces
DE10023208A1 (en) 2000-05-12 2001-11-15 Alstom Power Nv Insulation of stator windings by injection molding
DE10155537B4 (en) * 2001-01-05 2016-02-11 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method and injection mold for the production of motor vehicle sensors
DE102013215384A1 (en) 2013-08-05 2015-02-26 Wobben Properties Gmbh Process for producing a composite molding, composite molding, sandwich component and rotor blade element and wind turbine
DE102014205803A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Apparatus and method for producing a fiber composite component with pure resin geometry arranged thereon
FR3059934B1 (en) 2016-12-14 2018-11-30 Safran Aircraft Engines A NEEDLE IMPREGNATION MOLD FOR PRODUCING A WORKPIECE FROM A WOVEN PREFORM
CN115256796B (en) * 2022-09-27 2022-12-09 四川纤谷塑业有限公司 Forming process of basalt fiber composite material

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE347901B (en) * 1970-08-31 1972-08-21 Control Building Syst Inc
US4124678A (en) * 1975-04-11 1978-11-07 Sipler Plastics, Inc. Method of making tortuous tubular articles
US4238437A (en) * 1978-08-02 1980-12-09 Rolston John A Method for producing fiber reinforced product
ATE87261T1 (en) * 1987-07-10 1993-04-15 3 D Composites Ltd MOLD PROCESS.
SE465414B (en) * 1990-06-08 1991-09-09 Dag Thulin PROCEDURES FOR VACUUM CASTING OF LARGE PLASTIC GOODS
GB9111817D0 (en) * 1991-06-01 1991-07-24 British Aerospace Composite resin flow

Also Published As

Publication number Publication date
AU6159294A (en) 1994-09-14
WO1994019176A1 (en) 1994-09-01
EP0686084A1 (en) 1995-12-13
SE9300639D0 (en) 1993-02-25
SE9300639L (en) 1994-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101484289A (en) Method for producing a fibre composite component for aerospace
EP3702155B1 (en) Method for preparing a composite product and composite product
CN104736324A (en) Method for molding fiber-reinforced plastic
US20160368187A1 (en) Method for producing plastic components, which have a high mechanical load-bearing capacity, with a correct final contour
US20120018919A1 (en) Mold for manufacture of fiber composite parts and method of manufacture of fiber composite parts with such a mold
SE501085C2 (en) Method for manufacturing bodies of fiber composites
CN110914046B (en) Multi-stage resin delivery
EP3854557B1 (en) Method for manufacturing fiber reinforced resin molded article, and manufacturing device thereof
JP4292971B2 (en) FRP manufacturing method and manufacturing apparatus
US9302433B2 (en) Method and apparatus for moulding parts made from composite materials
CN110355974A (en) A kind of molding equipment and moulding process of the cable jacket being embedded in rigidity reinforced element
CN104802424B (en) For manufacturing the method for fibre-reinforced hollow profile component
US20150014898A1 (en) Device and method for producing a moulded part from a composite material
CN113442467B (en) Method for producing fiber-reinforced resin molded article
WO2016063387A1 (en) Composite-material moulding method and moulding device
US11529753B2 (en) Method for manufacturing fiber reinforced resin molded article, and manufacturing device thereof
CN111113954B (en) Preparation method of low-density heat-proof composite material revolving body part
WO2001002146A1 (en) Resin transfer tool and method using an elastomeric insert to define a runner channel
US11298894B2 (en) Method and device for producing a fiber-reinforced plastic component
KR102367031B1 (en) Manufacturing method for composite material stuructures and composite material structures using the method
KR960013072B1 (en) Moulding method
EP3546201B1 (en) Methods and systems for manufacturing composite components
EP3546201A1 (en) Methods and systems for manufacturing composite components
CN115230195A (en) Integrated forming process for carbon fiber part
Hamada et al. Structural Resin Transfer Molding with Compression Process