СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ Российский патент 2013 года по МПК B29C43/18 B29C70/56 B32B33/00 

Описание патента на изобретение RU2473424C1

Изобретение относится к области композиционных материалов с полимерной матрицей и может быть использовано в производстве объемных изделий, например, для технологических трубопроводных и воздушных сетей, включая фасонные части таких систем (отводы, тройники, переходы и т.п.), емкостного оборудования, защитных корпусов и кожухов оборудования, машин и механизмов, корпусов лодок и катеров, обтекателей, деталей транспортного машиностроения и др.

Известен способ производства объемных изделий из композитов (Баталов А.А. и др. «Композиционные материалы: строение, получение, применение». Учеб. пособие. - М., Университетская книга; Логос. - 400 с. 2006 г.).

Известный способ характеризуется тем, что на заранее приготовленную форму различными методами, например ручным ламинированием, напылением, намоткой и др., наносят заданную толщину термореактивной смолы с армирующими материалами. После полимеризации смолы готовое изделие снимают с формы.

Известный способ требует применения формы - оснастки, которая в особенности для крупногабаритных и пространственно сложных изделий из композиционных материалов представляет собой весьма сложное и дорогостоящее инженерное изделие. Ее изготовление требует высокотехнологичного оборудования и инструментов, а обслуживание - высококвалифицированного персонала. Более того, для тиражирования изделий с требуемым качеством форма-оснастка требует соответствующего постоянного обслуживания. Задача настоящего изобретения заключается в упрощении способа изготовления объемных изделий любой пространственной конфигурации из композиционных материалов.

Заявленный способ изготовления объемных изделия из композитов заключается в том, что герметичный баллон из водогазонепроницаемого эластичного материала, выполненный по форме изготавливаемого изделия, помещают внутрь контура изготавливаемого изделия, выкроенного из формообразующего армирующего материала, поверхность которого пропитывают термореактивной смолой холодного отверждения, и в течение времени полимеризации смолы в герметичный баллон подают рабочую среду под давлением, достаточным для придания контуру из формообразующего армирующего материала заданной формы и размеров изделия. В частном случае осуществления способа между контуром формообразующего армирующего материала и герметичного воздухонепроницаемого баллона, выполненного из термопластичного материала, помещают конструкционный материал, который совместно с формообразующим материалом пропитывают термореактивной смолой холодного отверждения, а в герметичный баллон подают рабочую среду, размягчающую термопластичный материал баллона.

Изобретение позволяет получить объемное изделие, имеющее внутренний непроницаемый контур, изготовленный по форме изготавливаемого изделия, выполняющий функции баллона для подачи давления, а также контур из формообразующего армирующего материала, изготовленный согласно форме изготавливаемого изделия, пропитанный термореактивной смолой холодного отверждения. Форма, размеры и эксплуатационные характеристики такого изделия сохраняются на годы, причем с припуском, заданным при раскрое материала. В идеале можно добиться изготовления изделий с допусками, приравненными к посадочным размерам изделия. Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в изготовления объемных изделий любой пространственной конфигурации из композиционных материалов без использования формы-оснастки.

Способ позволяет формировать дополнительные контуры из материалов, расширяющих эксплуатационные свойства изделия, например контур из конструкционного материала, обеспечивающего химстойкость и износостойкость получаемого изделия. В этом случае баллон изготавливают из термопластичного материала, а в баллон подают рабочую среду, подогретую до температуры его размягчения. Благодаря внутреннему давлению и температуре наружная часть термопластичной оболочки баллона размягчается и проникает между волокнами формообразующего материала. Получается так называемый армированный термопластичный материал. Полученную «надутую» конструкцию выдерживают до до комнатной температуры, при этом внутреннее давление рабочей среды сохраняется неизменным. Остывший термопластичный контур приобретает форму изделия, на наружную часть которого в жидком виде наносят термореактивную смолу с введенной в нее системой отверждения. Смола пропитывает формообразующий материал и наружную поверхность конструкционного контура, точнее ту ее часть, которая не пропиталась размягченным термопластичным материалом баллона. После полимеризации смолы получается трехслойное изделие, состоящее из термопластичного, конструкционного и формообразующего контуров композиционного изделия.

Для изготовления объемных изделий из композиционных материалов используют следующие материалы. В качестве водогазонепроницаемого эластичного материала для герметичного баллона - резиновый или силиконовый материал, а также полиэтиленовую, полипропиленовую и другие термопластичные пленки. В качестве формообразующего материала - тканые материалы, например стеклоткань, углеткань и другие. В качестве конструкционного материала дополнительного контура для изготовления изделия по п.2 формулы - нетканые материалы, например стекломат, комбимат и др. Число слоев и тип материала выбирают исходя из необходимости обеспечения заданной прочности и толщины изготавливаемого изделия. Выкройку из водогазонепроницаемого материала заклеивают или запаивают по контуру, соответствующему форме изготавливаемого изделия. Выкройку конструкционного материала прошивают по местам, определяющим контур изготавливаемого изделия. В качестве рабочей среды можно использовать сжатый воздух, газ, пар, воду и др. Для ускорения полимеризации и соответственно повышения производительности способа рабочую среду можно подавать в баллон с температурой, рекомендованной для каждого конкретного вида смол фирмами-производителями.

ПРИМЕР 1. Заявленным способом изготавливают трубу переменного сечения. В соответствии с формой изготавливаемой трубы из полиэтиленовой пленки выкраивают и заклеивают по контуру герметичный водогазонепроницаемый баллон. Из стеклоткани выкраивают и прошивают контур трубы, в него вставляют баллон, контур пропитывают полиэфирной смолой при температуре +23°С, а в баллон через ниппель подают воздух под давлением 0,2-0,3 МПа в объеме, равном объему внутренней полости изготавливаемой трубы. После окончания полимеризации смолы трубу охлаждают и после заключительных отделочных операций используют по назначению.

ПРИМЕР 2. Заявленным способом изготавливают цилиндрическую емкость. В соответствии с формой емкости из полиэтиленовой термопластичной пленки выкраивают и заклеивают по контуру герметичный водогазонепроницаемый баллон. Из стеклоткани выкраивают и прошивают контур емкости, в него вставляют баллон. Между баллоном и контуром емкости размещают конструкционный контур из стекломата. В баллон под давлением 0,2-0,3 МПа в объеме, равном внутреннему объему изготавливаемой емкости, подают воздух, подогретый до температуры +60°С. Полученный контур выдерживают до комнатной температуры и на его наружную поверхность наносят жидкую эпоксивинилэфирную смолу с введенной в нее системой отверждения. После полимеризации смолы получают емкость с повышенной износостойкостью.

В технически обоснованных случаях может найти применение изделие, в котором на основной контур из формообразующего армирующего материала, пропитанный теромореактивной смолой, нанесен дополнительный слой из термоусадочной пленки. В этом случае баллон также изготавливают из термопластичного материала, а подаваемую в баллон рабочую среду подогревают до температуры его размягчения. В процессе формования изделия одновременно происходит полимеризация формообразующего термореактивного материала и усадка нанесенного на него слоя из термоусадочной пленки. Подаваемый в баллон сжатый нагретый воздух размягчает термопластичный материал баллона, который за счет давления вдавливается в формообразующий материал, создавая комбинированный армированный термопластичный контур. За счет тепла рабочей среды происходит усадка термопластичной пленки, обжимающей пропитанный смолой армированный формообразующий контур, придавая изделию необходимую прочность, жесткость и декоративность. Поскольку внутреннее давление в баллоне гораздо выше, чем наружное обжимающее, усадка термопластичной пленки не приведет к изменению формы изделия.

В качестве примера приведен способ изготовления газохода. В соответствии с формой газохода из полиэтиленовой термопластичной пленки выкраивают и заклеивают по контуру герметичный водогазонепроницаемый баллон. Из плотного армирующего материала - препрега, пропитанного термореактивной смолой холодного отверждения, выкраивают и прошивают контур газохода, на наружную поверхность которого наносят термоусадочную пленку. В полученный контур вставляют баллон, в который под давлением 0,2-0,3 МПа в объеме, равном внутреннему объему изготавливаемого газохода, подают воздух, подогретый до температуры +60°С. В результате одновременно происходит размягчение термопластичного баллона, вдавливание этого материала за счет давления рабочей среды в формообразующий материал и усадка термоусадочной пленки, нанесенной на пропитанный смолой препрег. Получают газоход с повышенной прочностью, жесткостью и декоративностью.

Таким образом, заявленный способ позволяет изготавливать объемные изделия из композиционных материалов различной пространственной конфигурации с заданными свойствами без использования специальных форм.

Похожие патенты RU2473424C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЖУХООБРАЗНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ 2012
  • Холодников Юрий Васильевич
  • Альшиц Леонид Исаакович
  • Тарасян Владимир Сергеевич
RU2513405C1
ТРУБА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА 2001
  • Рапопорт А.Ц.
  • Сысков Ю.М.
  • Королев Н.В.
RU2221183C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЪЕМНО АРМИРОВАННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2014
  • Гареев Артур Радикович
  • Колесников Сергей Анатольевич
  • Пылаев Александр Евгеньевич
  • Алтуфьев Александр Васильевич
  • Глухов Сергей Николаевич
  • Малинкин Денис Александрович
RU2568725C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2012
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Гращенков Денис Вячеславович
  • Раскутин Александр Евгеньевич
  • Шепель Вдадислав Николаевич
  • Мишуров Константин Сергеевич
RU2488486C1
Способ изготовления сотового заполнителя из полимерных композиционных материалов 2021
  • Михеев Анатолий Егорович
  • Гирн Алексей Васильевич
  • Руденко Михаил Сергеевич
RU2770124C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ТРАНСФЕРНО-МЕМБРАННЫМ ФОРМОВАНИЕМ "ТМФ" (ВАРИАНТЫ) 2012
  • Бактенков Александр Васильевич
  • Белов Сергей Александрович
  • Калашников Александр Константинович
  • Карпейник Игорь Сергеевич
  • Сироткин Олег Сергеевич
  • Скиба Олег Викторович
RU2496640C1
ОСНАСТКА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2016
  • Авдеев Виктор Васильевич
  • Кепман Алексей Валерьевич
  • Бабкин Александр Владимирович
  • Афанасьева Екатерина Сергеевна
  • Кузнецова Анна Анатольевна
  • Эрдни-Горяев Эрдни Михайлович
  • Яблокова Марина Юрьевна
RU2630798C1
Способ изготовления крупногабаритного композитного изделия методом вакуумной инфузии и композитная силовая балка мостовой секции для сборно-разборного мостового сооружения 2018
  • Степанов Евгений Владимирович
  • Кошкин Андрей Сергеевич
  • Ванюхин Аркадий Викторович
  • Ильиных Константин Львович
RU2688716C1
ПАТРУБОК ГИБКИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВУЛКАНИЗИРОВАННОЙ ПРОРЕЗИНЕННОЙ СТЕКЛОТКАНИ И ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ 2023
  • Тятинькин Виктор Викторович
  • Суворов Александр Витальевич
  • Дорчинец Антон Викторович
  • Варакина Екатерина Александровна
  • Паранин Дмитрий Вадимович
RU2808131C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2006
  • Рапопорт Анатолий Цезаревич
  • Сысков Юрий Михайлович
  • Берикетов Ануар Султанович
RU2317468C1

Реферат патента 2013 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ

Способ изготовления объемных изделий из композитов. Может быть использован в производстве пространственных объемных изделий, включая отводы, тройники, переходы емкостного оборудования, защитных корпусов и кожухов оборудования, машин и механизмов, корпусов лодок и катеров, обтекателей, деталей транспортного машиностроения и других деталей. В способе из формообразующего армирующего материала с заданными свойствами выкраивают соответствующий изготавливаемому изделию контур. Из водогазонепроницаемого термопластичного материала изготавливают герметичный баллон, выполненный по форме изготавливаемого изделия. Наружную поверхность формообразующего материала пропитывают термореактивной смолой холодного отверждения и в течение полимеризации смолы в герметичный баллон подают рабочую среду под давлением, достаточным для придания контуру из формообразующего армирующего материала заданной формы и размеров изделия. Технический результат, достигаемый при использовании способа по изобретению, заключается в изготовлении объемных изделий любой пространственной конфигурации из композиционных материалов без использования формы-оснастки. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Формула изобретения RU 2 473 424 C1

1. Способ изготовления объемных изделий из композитов, включающий использование формообразующего материала и термореактивной смолы, отличающийся тем, что герметичный баллон из водогазонепроницаемого термопластичного материала, выполненный по форме изготавливаемого изделия, помещают внутрь контура изготавливаемого изделия, выкроенного из формообразующего армирующего материала, поверхность которого пропитывают термореактивной смолой холодного отверждения и в течение времени полимеризации смолы в герметичный баллон подают рабочую среду под давлением, достаточным для придания контуру из формообразующего армирующего материала заданной формы и размеров изделия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между контуром из формообразующего армирующего материала и герметичного водогазонепроницаемого баллона, выполненного из термопластичного материала, помещают конструкционный материал, который совместно с формообразующим материалом пропитывают термореактивной смолой холодного отверждения, а в герметичный баллон подают рабочую среду, размягчающую термопластичный материал баллона.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2473424C1

СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ПУСТОТЕЛЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 1993
  • Артемьев Андрей Вячеславович
  • Волосов Дмитрий Ремович
  • Мовчан Андрей Андреевич
RU2083367C1
ТАТЕВОСЬЯН Г.О
Прессовщик пластмасс
- М.: ПРОФТЕХИЗДАТ, 1961, с.303, 304
Устройство для зажима и центрирования заготовок 1976
  • Прокопенко Владимир Викторович
  • Карпищенко Иван Лаврентьевич
SU548417A1
GB 1340068 A, 05.12.1973
Способ изготовления оболочек из композиционного материала 1988
  • Булманис Вилнис Николаевич
  • Спридзанс Юрис Брониславович
  • Гайлитис Индулис Юлисович
  • Закржевский Андрей Михайлович
SU1659218A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСУДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 2006
  • Григорович Сергей Викторович
  • Кольцов Сергей Анатольевич
  • Чобит Иван Дмитриевич
  • Шагуров Владимир Петрович
RU2315228C1
RU 2009131392 A, 27.02.2011.

RU 2 473 424 C1

Авторы

Холодников Юрий Васильевич

Альшиц Леонид Исаакович

Ари Хокканен

Замараев Сергей Юрьевич

Ершов Виктор Васильевич

Даты

2013-01-27Публикация

2011-07-13Подача