×
09.05.2019
219.017.4a40

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АРМИРОВАННЫХ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ПРОПИТКИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Группа изобретений относится к способу и установке для производства армированных композиционных изделий методом пропитки под давлением. Способ позволяет изготавливать изделия из композиционных материалов на основе термопластичных связующих. Данная технология может применяться при производстве изделий авиационного, судового, автомобильного и строительного назначения, а также спортивного инвентаря. Согласно способу подогревают компоненты термопластичного полимера и оснастки до температуры 100-170°С в инертной среде газа азота, подают полимерный материал на соединительную головку, подключенную к формообразующей оснастке. Формообразующую оснастку подключают к вакуумной магистрали вакуумного насоса. Осуществляют пропитку полимерного материала под воздействием вакуумного насоса. Затем производят подачу термопластичного связующего материала под давлением 10-20 МПа для пропитки армирующего материала. При этом излишки термопластичного полимерного связующего из оснастки поступают в ловушку для полимера. Осуществляют полимеризацию связующего термопластичного материала. После пропитки охлаждают оснастку и извлекают деталь из оснастки. Установка для осуществления способа содержит две емкости с компонентами термопластичного полимера: емкость для жидкого капролактама с активатором и емкость для жидкого капролактама с катализатором, оснащенные датчиками температуры и мешалками с приводом. Емкости подсоединены к магистрали подачи сжатого азота и магистралям подачи компонентов. Соединительная головка соединена с формообразующей оснасткой магистралью подачи полимера. Установка снабжена вакуумной магистралью, подключенной к вакуумному насосу с двигателем привода и к формообразующей оснастке. В магистралях подачи компонентов установлены дозирующие насосы с двигателями привода, соединенные с емкостями с компонентами термопластичного полимера. Техническим результатом группы изобретений является получение изделий из композиционных материалов с термопластичным связующим с заданными свойствами. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии производства композиционных изделий из углепластика и стеклопластика методом пропитки под давлением. Использование данной технологии позволяет изготавливать изделия из композиционных материалов на основе термопластичных связующих. Данная технология может применяться при производстве изделий авиационного, судового, автомобильного и строительного назначения, а также спортивного инвентаря. Помимо этого, данная технология позволяет изготавливать слоистые панели и конструкционный углепластик для производства композитных изделий штамповкой с нагревом.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу по совокупности признаков является способ полимеризации лактамов в формообразующую оснастку [US 2011/0148000 А1]. Согласно известному способу подогревают компоненты термопластичного полимера и оснастку до температуры 100-170°С в инертной среде газа азота, подают мономер, катализатор и инициатор, на смесительную головку, подключенную к пресс-форме. Охлаждают оснастку до комнатной температуры. По завершению процесса охлаждения деталь извлекают из оснастки, и осуществляют процесс механической обработки. Данный способ принят за прототип.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого способа, - подогрев компонентов термопластичного полимера и оснастки до температуры 100-170°С в инертной среде газа азота; подачу полимерного материала на соединительную головку, подключенную к формообразующей оснастке; охлаждение оснастки до комнатной температуры; извлечение изделия из оснастки; проведение механической обработки,

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству по совокупности признаков является система для RIM процесса «Kraus Maffei Kunststofftechnik GmbH», содержащая две емкости с компонентами термопластичного полимера: емкость для жидкого капролактама с активатором и емкость для жидкого капролактама с катализатором, оснащенные датчиками температуры, мешалками с приводом от электрических двигателей. Емкости подсоединены к магистрали подачи сжатого азота и магистралям подачи компонент, содержащим манометры. Соединительная головка соединена с формообразующей оснасткой магистралью подачи полимера, содержащей манометр и клапан. Данная система принята за прототип.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой установки - две емкости с компонентами термопластичного полимера: емкость для жидкого капролактама с активатором и емкость для жидкого капролактама с катализатором, оснащенные датчиками температуры, мешалками с приводом от электрических двигателей; емкости подсоединены к магистрали подачи сжатого азота и магистралям подачи компонент, содержащим манометры; соединительная головка соединена с формообразующей оснасткой магистралью подачи полимера, содержащей манометр и клапан.

Недостатком известных способа и устройства, принятых за прототип, является невозможность пропитки армирующего материала из-за низкого давления подачи полимера. Получаемый материал обладает низкими физико-механическими характеристиками в связи с применением коротких армирующих волокон.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - разработка способа и устройства для изготовления изделий из армированных термопластичных композиционных материалов методом пропитки под давлением.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе изготовления изделий из термопластичных композитных материалов методом пропитки под давлением, включающем подогрев компонентов термопластичного полимера и оснастки до температуры 100-170°С в инертной среде газа азота, подачу полимерного материала на соединительную головку, подключенную к формообразующей оснастке, охлаждение оснастки до комнатной температуры, извлечение изделия из оснастки, проведение механической обработки согласно изобретению формообразующую оснастку подключают к вакуумной магистрали вакуумного насоса, снабженной ловушкой для полимера, осуществляют пропитку полимерного материала, для этого загружают в формообразующую оснастку армирующий компонент композиционного материала, откачивают воздух вакуумным насосом из оснастки, затем производят подачу термопластичного связующего материала под давлением 10-20 МПа для пропитки армирующего материала, при этом излишки термопластичного полимерного связующего из оснастки поступают в ловушку для полимера, осуществляют полимеризацию связующего термопластичного материала, которым пропитан армирующий материал, после пропитки охлаждают оснастку до комнатной температуры.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются - формообразующую оснастку подключают к вакуумной магистрали вакуумного насоса, снабженной ловушкой для полимера; осуществляют пропитку полимерного материала, для этого загружают в формообразующую оснастку армирующий компонент композиционного материала; откачивают воздух вакуумным насосом из оснастки; производят подачу термопластичного связующего материала под давлением 10-20 МПа для пропитки армирующего материала, при этом излишки термопластичного полимерного связующего из оснастки поступают в ловушку для полимера; осуществляют полимеризацию связующего термопластичного материала, которым пропитан армирующий материал; после пропитки охлаждают оснастку до комнатной температуры и извлекают деталь из оснастки.

Поставленная задача также решается за счет того, что известная установка для изготовления изделий из термопластичных композитных материалов методом пропитки под давлением, содержащая две емкости с компонентами термопластичного полимера; емкость для жидкого капролактама с активатором и емкость для жидкого капролактама с катализатором, оснащенные датчиками температуры, мешалками с приводом от электрических двигателей, емкости подсоединены к магистрали подачи сжатого азота и магистралям подачи компонент, содержащим манометры, соединительная головка соединена с формообразующей оснасткой магистралью подачи полимера, содержащей манометр и клапан, согласно изобретению снабжена вакуумной магистралью, подключенной к вакуумному насосу с двигателем привода и к формообразующей оснастке, при этом вакуумная магистраль содержит манометр для контроля разряжения в формообразующей оснастке, клапан, ловушку для полимера, предназначенную для предотвращения попадания полимера в вакуумный насос, в магистралях подачи компонент установлены дозирующие насосы с двигателями привода, соединенные посредством клапанов и расходомеров с емкостями с компонентами термопластичного полимера.

Отличительными признаками предлагаемой установки являются - наличие вакуумной магистрали, подключенной к вакуумному насосу с двигателем привода и к формообразующей оснастке; вакуумная магистраль содержит манометр для контроля разряжения в формообразующей оснастке, клапан, ловушку для полимера, предназначенную для предотвращения попадания полимера в вакуумный насос; в магистралях подачи компонент установлены дозирующие насосы с двигателями привода, соединенные посредством клапанов и расходомеров с емкостями с компонентами термопластичного полимера.

Отличительные признаки предлагаемых способа изготовления изделий из армированных термопластичных композитных материалов методом пропитки под давлением и установки для его осуществления в совокупности с известными позволяют пропитывать армирующий материал из угле-стеклотканей, угле- стекловолокон за счет создания достаточно высокого давления для пропитки.

Предлагаемый способ и устройство поясняются чертежом, на котором представлена схема установки для изготовления изделий из термопластичных композитных материалов методом пропитки под давлением.

Установка для изготовления изделий из армированных термопластичных композитных материалов методом пропитки под давлением (см. чертеж) состоит из двух емкостей для жидкого капролактама с активатором 1 и жидкого капролактама с катализатором 2. Данные емкости 1, 2 оснащены датчиками температуры 3, 4 для контроля процесса нагрева компонентов. Мешалками 5, 6 с приводом от электрических двигателей осуществляется перемешивание компонентов. Данные емкости 1, 2 соединены с баллоном со сжатым азотом 7 для создания инертной среды и минимизации содержания остаточной воды в жидком капролактаме. В магистрали подачи сжатого азота установлен манометр 8 для контроля давления газа. Подача азота в емкости 1, 2 с компонентами полимера осуществляется посредством открытия клапана 9.

Емкости с компонентами термопластичного полимера 1, 2 подсоединены к магистралям подачи компонент. В магистралях подачи компонент установлены дозирующие насосы 10, 11, манометры 12, 13 для определения давления подачи дозирующих насосов 10, 11.

Емкость 1 соединена с дозирующим насосом 10 посредством клапана 14 и расходомера 15, которые необходимы для точной дозировки количества компонент, участвующих в реакции полимеризации термопластичного связующего. Емкость 2 соединена с дозирующим насосом 11 посредством клапана 16 и расходомера 17.

Привод дозирующих насосов 10, 11 осуществляется посредством электрических двигателей 18, 19. Компоненты термопластичного связующего материала объединяются в соединительной головке 20. Соединительная головка 20 соединена с формообразующей оснасткой 21 магистралью подачи полимера, содержащей манометр 22 и клапан 23.

Манометр 22 нужен для контроля и поддержания необходимого давления пропитки армирующего материала термопластичным связующим материалом. Клапан 23, установленный перед формообразующей оснасткой 21, отвечает за подачу полимера.

В формообразующей оснастке 21 уложен армирующий материала в форме заготовки 24 для пропитки. Оснастка 21 снабжена датчиком температуры 25, предназначенным для контроля процесса нагрева и охлаждения оснастки 21 и формируемого изделия.

Установка снабжена вакуумной магистралью, подключенной к вакуумному насосу 26 с двигателем привода 27 и к формообразующей оснастке 21. Вакуумная магистраль содержит манометр 28 для контроля разряжения в формообразующей оснастке, клапан 29, ловушку для полимера 30, фильтр 31. Клапан 29, отвечает за открытие вакуумной магистрали. Холодная ловушка 30 нужна для предотвращения попадания полимера в вакуумный насос 26, который откачивает воздух и создает разряжение в формообразующей оснастке 21 для минимизации пористости полимера, Фильтр 31 дополнительно предохраняет вакуумный насос 26 от Попадания полимера. Привод вакуумного насоса 26 осуществляется за счет электродвигателя 27.

Армирующим материалом композита могут быть арамидные, угле- и стеклоткани, дискретные угле- и стекловолокна. Связующим материалом в композите являются термопластичные полимеры полиамид 6 (ПА-6) или полиамид 12 (ПА-12).

Способ изготовления изделий из термопластичных композитных материалов методом пропитки под давлением осуществляют с помощью заявляемой установки в следующей последовательности.

Предварительно раскроенные слои тканных или волокнистых армирующих материалов, укладывают согласно схеме армирования в формообразующую оснастку 21 для пропитки под высоким давлением. Формообразующая оснастка 21 изготовлена из алюминия, поскольку данный металл обладает хорошей теплопроводностью, что благоприятно скажется на процессе прогрева до температуры полимеризации термопластичного связующего. После укладки армирующего материала в форму заготовки 24 осуществляют сборку оснастки. Далее следует подключение оснастки 21 к магистралям установки для подачи полимера к и вакуумной магистрали. За счет вакуумного насоса 26 происходит откачка воздуха из оснастки 21.

Далее загружают компоненты термопластичного полимера в емкости 1, 2. В емкость 1 жидкий капролактам с катализатором. В качестве катализатора может выступать магнийбромкапролактам. В емкость 2 жидкий капролактам с активирующим полимерным компонентом. Данные компоненты перемешиваются мешалками 5, 6 в соответствующих емкостях 1, 2 в инертной среде газа азота для того, чтобы удалить остаточную воду из структуры полимера. Осуществляют подогрев компонентов и оснастки до температуры 100-170°С.

Далее компоненты перемещаются за счет дозирующих насосов 10, 11 по двум магистралям к соединительной головке 20. В соединительной головке 20 происходит смешивание компонент и подача полимерного материала под давлением 10-20 МПа в оснастку 21 с армирующим материалом.

Излишки термопластичного полимерного связующего из оснастки 21 поступают в ловушку 30, распложенную в магистрали вакуумного насоса 26. После этого происходит полимеризация связующего термопластичного материала, которым пропитан армирующий материал.

После пропитки идет этап охлаждения оснастки 21 до температуры 25°С. По завершению процесса охлаждения деталь извлекают из оснастки 21, и осуществляют процесс механической обработки. В результате процесса пропитки ткани с последующим процессом полимеризации связующего получают деталь из композиционного материала,

Преимущество изобретения состоит в том, что оно позволяет изготавливать детали из армированных термопластичных композитных материалов.

Техническим результатом изобретения является получение изделий из композиционных материалов с термопластичным связующим. Применение данного типа связующих материалов позволяет снизить стоимость изготовления деталей, за счет более низкой цены термопластичного связующего материала в сравнении с реактопластичными полимерными смолами. Композиционный материал с термопластичным связующим обладает лучшими показателями ударной вязкости. Использование термопластичного связующего материала в композите позволит предусмотреть возможность переработки изделия при завершении периода эксплуатации и вторичного использования его исходного сырья в новых изделиях.


СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АРМИРОВАННЫХ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ПРОПИТКИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АРМИРОВАННЫХ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ПРОПИТКИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 59.
29.12.2017
№217.015.f69e

Способ получения противоклещевого иммуноглобулина из донорской иммунной плазмы

Изобретение относится к медицине, а именно к иммунологии, и может быть использовано для получения противоклещевого иммуноглобулина. Для этого предварительно по экспериментальным данным анализов плазмы многочисленной группы доноров осуществляют прогностический расчет среднего титра антител к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639261
Дата охранного документа: 20.12.2017
03.03.2019
№219.016.d284

Система управления буровым устройством для разработки труднодоступных запасов углеводородов

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении скважин, а именно наклонно-направленных скважин с протяженным горизонтальным участком, в частности, для разработки труднодоступных запасов углеводородов. Система управления буровым устройством включает корпус, имеющий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681053
Дата охранного документа: 01.03.2019
14.03.2019
№219.016.deeb

Способ получения альтернативного топлива из твердых коммунальных отходов

Изобретение описывает способ получения альтернативного топлива из твердых коммунальных отходов, включающий сортировку отходов с выделением горючих фракций с последующим их измельчением, сушку, характеризующийся тем, что предварительно проводят подготовку ТКО путем деления основного потока ТКО...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681655
Дата охранного документа: 12.03.2019
17.03.2019
№219.016.e2db

Способ определения смачиваемости горных пород методом рентгеновской томографии керна

Изобретение относится к области нефтяной геологии и может использоваться для определения смачиваемости нефтенасыщенных горных пород. Способ определения смачиваемости горных пород методом рентгеновской томографии керна включает изготовление из керна горных пород стандартных цилиндрических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682098
Дата охранного документа: 14.03.2019
30.03.2019
№219.016.fa07

Шахтная вентиляционная перемычка

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для временной изоляции горных выработок во время ведения очистных работ и в случае возникновения пожара в горных выработках. Шахтная вентиляционная перемычка включает основание перемычки, состоящее из лыжных салазок или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683442
Дата охранного документа: 28.03.2019
12.04.2019
№219.017.0bea

Узел герметичного кабельного соединения скважинного оборудования системы управления буровым устройством

Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано для коммутации электрических цепей скважинного оборудования при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Узел герметичного кабельного соединения скважинного оборудования системы управления буровым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684547
Дата охранного документа: 09.04.2019
17.04.2019
№219.017.1503

Способ контроля сопротивления защитного заземления калийных рудников

Использование: в области электротехники для контроля сопротивлений в сетях защитного заземления в специфических условиях калийных рудников, характеризующихся высоким сопротивлением горных пород и недопустимостью наличия грунтовых вод. Технический результат заключается в обеспечении возможности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684775
Дата охранного документа: 15.04.2019
01.05.2019
№219.017.47e6

Способ плазменной обработки металлических изделий

Изобретение относится к области упрочняющей термической обработки, а именно плазменной термической и химико-термической обработки поверхностного слоя деталей. Плазменную обработку ведут рабочей плазменной дугой прямой полярности, горящей между плазмообразующим соплом - катодом и изделием -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686505
Дата охранного документа: 29.04.2019
09.05.2019
№219.017.4a5d

Оправка для изготовления крупногабаритных корпусов из полимерных композиционных материалов

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки и может найти применение при изготовлении формообразующих оправок для намотки силовой оболочки емкостей, работающих под давлением, например корпусов ракетных двигателей твердого топлива...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686932
Дата охранного документа: 06.05.2019
18.05.2019
№219.017.539a

Способ оценки состояния призабойной зоны пласта

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке продуктивного пласта и определении параметров продуктивного коллектора. Способ оценки состояния призабойной зоны пласта включает эксплуатацию скважины на установившемся режиме перед проведением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687828
Дата охранного документа: 16.05.2019
Показаны записи 1-10 из 14.
12.01.2017
№217.015.5e46

Резонансная ячейка для гашения акустических волн

Изобретение относится к области шумоподавления, а именно к ячейкам звукопоглощающей конструкции резонансного типа. Устройство содержит резонансную ячейку для гашения акустических волн, состоящую из камеры и входа, выполненных в форме усеченных круговых конусов. Меньшие основания камеры и входа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590216
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.8b17

Система гашения спектра акустических шумов

Предложена система гашения спектра акустических шумов. Она включает последовательно расположенные на стенке канала акустический излучатель, резонансную ячейку Гельмгольца с резонансной частотой, равной частоте акустического излучателя, и датчик акустического давления у выхода из канала,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604174
Дата охранного документа: 10.12.2016
19.01.2018
№218.016.03f6

Звукопоглощающая сотовая панель

Изобретение относится к многослойным звукопоглощающим панелям с сотовым заполнителем резонансного типа, гасящим звуковые колебания, создаваемые газовыми потоками и их нагнетателями, и предназначено для использования в области авиакосмической техники, транспортной техники, радиотехники,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630488
Дата охранного документа: 11.09.2017
20.01.2018
№218.016.1e47

Способ формования лопатки спрямляющего аппарата

Изобретение относится к области изготовления спрямляющей лопатки турбореактивного двухконтурного двигателя авиационного применения. Способ формования лопатки спрямляющего аппарата, содержащей верхнюю и нижнюю полки с размещенным между полками пером и выполненной из препрега на основе связующего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640889
Дата охранного документа: 12.01.2018
21.10.2018
№218.016.94cb

Датчик вибраций

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к волоконно-оптическим средствам измерения вибраций, давления и/или объемного напряженного состояния. Датчик вибраций содержит пьезоэлектрический пластинчатый элемент, электроды, нанесенные на боковые поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670220
Дата охранного документа: 19.10.2018
09.05.2019
№219.017.4a46

Звукопоглощающая сотовая панель

Изобретение относится к многослойным звукопоглощающим панелям с сотовым заполнителем резонансного типа, гасящим звуковые колебания, создаваемые газовыми потоками и их нагнетателями. Звукопоглощающая сотовая панель содержит внутренний перфорированный и наружный несущий слои обшивки и сотовый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686915
Дата охранного документа: 06.05.2019
14.08.2019
№219.017.bf67

Лопасть воздушного винта с управляемой геометрией профиля

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям воздушных винтов. Лопасть воздушного винта с управляемой геометрией профиля содержит аэродинамический профиль, имеющий соединенные между собой переднюю часть и подвижной закрылок. Подвижной закрылок включает несущие упругие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697168
Дата охранного документа: 12.08.2019
02.10.2019
№219.017.cbd7

Лопасть воздушного винта с управляемой геометрией профиля

Изобретение относится к области авиации. Лопасть воздушного винта с управляемой геометрией профиля содержит аэродинамический профиль, имеющий переднюю часть и подвижный закрылок, соединенные между собой крепежным устройством. Подвижный закрылок состоит из несущего элемента, верхней и нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701416
Дата охранного документа: 26.09.2019
22.11.2019
№219.017.e4ca

Способ изготовления деталей из армированных термопластичных материалов методом термоштампования

Изобретение относится к технологии производства композиционных изделий из углепластика и стеклопластика методом термоштампования, а именно к автоматизированному процессу изготовления изделий из армированных композитов с термопластичным связующим материалом, и предназначено для использования в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706614
Дата охранного документа: 19.11.2019
27.12.2019
№219.017.f2f1

Способ изготовления составной звукопоглощающей конструкции

Изобретение относится к области авиастроения, а именно к способу изготовления звукопоглощающей конструкции (ЗПК) резонансного типа, предназначенной для использования в звукопоглощающих панелях турбореактивного двигателя и в транспортной технике, в том числе при изготовлении проточных трактов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710179
Дата охранного документа: 24.12.2019
+ добавить свой РИД