ФИЛЬЕРА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК B29C55/30 

Изобретение относится к устройствам для формирования профильных изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) пултрузией и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при их производстве.

Известна формующая фильера, обогреваемая снаружи, в которую поступает армирующий наполнитель в виде стекложгутов, пропитанных связующим, причем, фильера сообщается с ванной для связующего и непосредственно вмонтирована в ее стенку ниже уровня связующего, что позволяет завести армирующий наполнитель, пропитанный связующим, без контакта в атмосферой и уменьшить количество воздушных включений [1]
Однако при использовании эпоксидных связующих имеет место разбухание заготовки формуемого изделия перед входом в фильеру, особенно, если сечение сплошное. Следствием этого является увеличение усилия тянущего устройства, что ведет или к обрыву профиля, или к остановке процесса протяжки из-за проскальзывания тянущего устройства, или к его отключению. Одной из причин разбухания является затруднения удаления избыточного связующего из объема сырого профиля за счет градиента температур по сечению профиля. В случае поверхностного армирования тканью на профиле образуются складки, наблюдается смещение армирующих слоев. Скорость протяжки относительно невелика (до 0,2 м/мин).

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является фильера для формирования профильных изделия из полимерных композиционных материалов, содержащая сужающуюся в направлении движения материала полость, образованную наклонными стенками фильеры, сопряженными с рабочей зоной фильеры [2]
Однако известная фильера предназначена для получения методом полтрузии термопластичных полимерных композиционных материалов, особенность которых заключается в том, что стекловолокна, как правило, не смачиваются термопластом и поэтому пропитки в полном смысле нет, при этом основная масса термопласта находится на поверхности волокна, имея в объеме волокна растворитель, который удаляется в сушильной камере. Поэтому применяется воронкообразная горловина, где материал начинает размягчаться и практически начинается стадия предварительного формования с вытеснением воздуха. Повторная перетяжка профиля обеспечивает удаление остатком воздуха и дополнительно уплотняет материал. Конструкция фильеры практически такая же, как на первом этапе, но уже меняются контуры поперечного сечения профиля при близком значении площади поперечного сечения. Такого этапа переработка термоактивного материала в принципе нет из-за его физических свойств.

Техническим результатом изобретения расширение диапазона используемых материалов и сечений профилей, получаемых с помощью фильеры, увеличение скорости протяжки.

Для достижения технического результата в фильере для формирования профильных изделий из полимерных композиционных материалов, содержащей сужающуюся в направлении движения материала полость, образованную наклонными стенками фильеры, сопряженными с рабочей зоной фильеры, согласно изобретению, наклонные стенки фильеры расположены под углом 5-60^o к ее оси, образуя подготовительную зону фильеры, при этом рабочая и подготовительная зоны сопряжены между собой плавной кривой.

Кроме того, наклонные стенки подготовительной зоны фильеры сопряжены между собой по радиусу при изготовлении изделий выпукло-вогнутой формы. Длина рабочей зоны фильеры равна 400-600 мм. Фильера снабжена секцией доотверждения с индивидуальной системой регулирования температуры, примыкающей к рабочей зоне фильеры. На входе в подготовительную зону фильеры выполнена фаска по радиусу ≥ 0,5 мм.

Предлагаемая фильера позволяет расширить получаемый диапазон сечений профилей, увеличить скорость протяжки до 0,1 м/мин (6 м/ч), при этом угол наклона образующей полости к оси фильеры составляет в этом случае 60^oC. Благодаря этому избыток связующего имеет возможность выхода из зоны захода, обеспечивая равномерное содержание связующего по объему профиля, а дополнительная пропитка волокна и удаление остаточного воздуха из материала являются дополнительными полезными эффектами. Все это вместе позволяет получать профиль высокого качества при максимальной производительности процесса пультрузионного формования с использованием высокотемпературного связующего на основе эпоксидных смол.

На фиг. 1 изображена фильера для формирования стержневых изделий, общий вид в разрезе; на фиг.2 фильера, вариант, общий вид; на фиг.3 фильера для формирования изделия выпукло-вогнутой формы, общий вид в разрезе; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3.

Фильера для формирования профильных изделий из ПКМ содержит подготовительную зону 1 и рабочую зону 2.

Подготовительная зона 1 имеет полость 3, которая плавно сужается до сечения 4 рабочей зоны фильеры. Угол наклона α образующей 5 к оси фильеры составляет 5-60^o. Фильера дополнительно снабжена секцией доотверждения 6, примыкающей к торцу 7 рабочей зоны фильеры и имеющей индивидуальную систему регулирования температуры (на чертеже не показана). На входе в фильеру выполнена фаска 8 по радиусу R ≥ 0,5 мм. Отверстия А служат для фиксации фильеры на столе штифтами. Длина рабочей зоны фильеры равна 400-600 мм.

Фильера для формирования выпукло-вогнутого образного профиля 9 (фиг. 3, 4) выполнена разъемно и состоит из основания 10 и крышки 11, зафиксированных штифтами 12 и стянутых болтами 13 с шайбами 14. Полость 15 подготовительной зоны этой фильеры образована наклонными плоскостями В, Г, сопряженными между собой по радиусу R₁. Радиус R₁ определяется минимальными расстоянием между наклонными плоскостями.

На входе в рабочую зону фильеры плоскости, сопряженные между собой и образующие подготовительную зону фильеры, сопрягаются с полостью рабочей зоны плавкой кривой 16, форма которой определяется исходя из технологического режима, зависящего в свою очередь от исходных материалов формуемого изделия (связующего и наполнителя). На выходе из рабочей зоны фильеры выполнены фаски 18.

Фильера работает следующим образом.

При формировании жгут 17 происходит через подготовительную зону 1 фильеры, где происходит полная пропитка волокна с постепенным удалением избытка связующего из объема заготовки и остатков воздуха, затем через рабочую зону фильеры.

Повышению качества наружной поверхности формуемого изделия способствует также наличию на выходе из рабочей зоны фильеры фасок 18, выполненных, например, по радиусу или по полукубической параболе. После выхода из рабочей зоны изделие попадает в камеру доотверждения с индивидуальной системой регулирования температуры.

Использование: изобретение относится к устройствам для формирования профильных изделий из полимерных композиционных материалов пултрузией и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при их производстве. Сущность изобретения: в фильере для формирования профильных изделий из полимерных композиционных материалов наклонные стенки фильеры расположены под углом 5 - 60^o к ее оси, образуя подготовительную зону фильеры. Рабочая и подготовительная зоны сопряжены между собой плавной кривой. Кроме того, наклонные стенки подготовительной зоны фильеры сопряжены между собой по радиусу при изготовлении изделий выпукло-вогнутой формы. Длина рабочей зоны фильеры равна 400 - 600 мм. Фильера снабжена секцией доотверждения с индивидуальной системой регулирования температуры. Секция доотверждения примыкает к рабочей зоне фильеры. На входе в подготовительную зону фильеры выполнена фаска по радиусу ≥0,5 мм. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Фильера для формования профильных изделий из полимерных композиционных материалов, содержащая сужающуюся в направлении движения материала полость, образованную наклонными стенками фильеры, сопряженными с рабочей зоной фильеры, отличающаяся тем, что наклонные стенки фильеры расположены под углом 5 60^o к ее оси, образуя подготовительную зону фильеры, при этом рабочая и подготовительная зоны сопряжены между собой плавной кривой. 2. Фильера по п.1, отличающаяся тем, что наклонные стенки подготовительной зоны фильеры сопряжены между собой по радиусу при изготовлении изделий выпукло-вогнутой формы. 3. Фильера по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что длина рабочей зоны фильеры равна 400 600 мм. 4. Фильера по пп.1 3, отличающаяся тем, что она снабжена секцией доотверждения с индивидуальной системой регулирования температуры, примыкающей к рабочей зоне фильеры. 5. Фильера по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что на входе в подготовительную зону фильеры выполнена фаска по радиусу ≥ 0,5 мм.