Способ автоклавного формования изделий из пластиков горячего отверждения Советский патент 1993 года по МПК B29C43/20 B29C43/12 B29L9/00 

D (Pn - Рокр) 273 + Pn-tK - Рокр tn P1 --- - -щ;--------- p p (f +273)

Кп Рокр V+273)

после охлаждения увеличивают давление газа в автоклаве на величину, которую определяют из уравнения

Л Р - (Р°КР Р) 3 Poicp tn Рп tx

(tn+273)

где Рп - давление формования заготовки,

МПа;

Рокр - давление окружающей среды, МПа;

tn - температура отверждения заготовки, °С;

т - конечная температура охлаждения заготовки,°С;.

Способ заключается в следующем.

На жесткую форму (на оправку) производят нанесение слоев материала, пропитанного связующим горячего отверждения. На полученную заготовку устанавливают герметичную диафрагму, которую соединяют с вакуумной системой (не показано). Заготовку помещают в автоклав. Создают давление формования заготовки подачей в автоклав газа с избыточным давлением. Производят нагрев до температуры отверждения заготовки; Отверждают заготовку в течение определенного времени. Величины давления формования заготовки, температуры ее отверждения и времени отверждения определяются типом наполнителя и связующего материала, геометрическими размерами и другими параметрами.

По окончании отверждения заготовки производят

(tn +273) (tK+273)

уменьшение давления газа в камере формования на величину, которая определяется зависимостью

А-р (Рп - Рокр) 273 + Pn-tK Рокр tn

-n(tK + 273) со скоростью сброса не более 2,0 МПа в час с последующим охлаждением,

D (tn +273) при Рп - Рокр +273)

только охлаждение отвержденной заготовки,

при Рп Р

окр

при Рп Р,

окр

(tn +273) (Хк + 273)

охлаждение отвержденной заготовки с последующим увеличением давления газа в камере формования на величину, которая определяется зависимостью

АР- Ср°кр р) 273.+ FW-tn рп u

д К2 - - - --- ff ;V273Т

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Затем заготовку извлекают из камеры формования автоклава и направляют на последующую технологическую операцию, например механическую обработку.

Цикл изготовления изделия повторяют.

П р и м е р 1. При изготовлении изделия из углепластика УРАЛ-Тр- ЭХО на основе углеткани УРАЛ-Тр-3/2-15-ЭХО (ТУ 6-06- 4108-84), пропитанной фенольноформаль- дегидным связующим ФН (ТУ 6-05-1187-75), производят нанесение угле- ткани на оправку до необходимой толщины. На полученную заготовку устанавливают термостойкую диафрагму, например, выполненную в виде резинового мешка из резины марки 51-3063 (ТУ 005274-76). Кромковый элемент мешка соединяют с основанием оправки и герметизируют. Полость мешка соединяют с вакуумной системой. Заготовку с оправкой помещают в камеру формования автоклаве (например, АП-6). Создают давление формования 4,0 МПа. Производят нагрев заготовки со скоростью 15°С/ч до температуры отверждения связующего заготовки г--155°С. Отверждают заготовку при температуре 155°С в течение времени, взятого из расчета 15 мин на 1 мм толщины заготовки.

Так как величина

(tn +273) (Гк + 273) где Рп 4,0 МПа - давление формования;

Рокр 0,1 МПа - окружающее (атмосферное) давление;

tn 155°С - температура отверждения заготовки;

tK 30°С - конечная температура охлаждения заготовки.

Р п 1 мп, (155 + 273)

Рп о,1 МПа + Щ .

или Рп 0,14 МПа, ,О.МПа, то первоначально производят уменьшение давлений на величину, которая определяется зависимостью:

д р (Рп Рокр) 273 + РП tK - Рокр tn АП(1к + 273) --- (410+ 0.1)-273+4.0 20-0,1-155) ---- --ЗОТ273-------

«3,76 МПа.

Уменьшение давления формования производят со скоростью не более 2,0 МПа в час, для данного примера скорость уменьшения давления может быть равна 0,5, 1,0, 1,5 МПа.

По окончании сброса давления производят охлаждение газа и заготовки в камере Формования. При этом давление формования газа уменьшается пропорционально

Рп Р

окр

уменьшению температуры TK 273+tK и при гк :30°С достигается величина давления, равная величине давления окружающей среды. После чего производят извлечение отвержденного изделия из камеры формования. Производят его снятие с формы и направляют на последующую операцию, например на механическую обработку.

Цикл изготовления изделия повторяют.

П р и м е р 2. При изготовлении изделия из стеклопластика ВПС-7 на основе стеклоткани Т-10 (ГОСТ 19170-73), пропитанной эпоксидным связующим ЭДТ-10П (ОСТ 92- 0957-74), производят те же технологические операции, что и в примере 1.

Отличным.является то, что

Рп 0,14МПа,

tn 160°C

tK 35°C,

Рокр 01, МПа.

ft + 273

Поскольку Р п Рокр У 4-273)

т.е. Рп-6.1 з5°+227 0-1 4МПаПо окончании отверждения заготовки производят ее охлаждение до 35°С. При этом давление формования уменьшается за счет снижения температуры газа в камере формования автоклаве до величины давления окружающей среды.

П р и м е р 3. При изготовлении изделия на стеклопластика ЭФ-32№301 на основе стеклоткани Т-11 (ГОСТ 19170-73), пропитанной эпоксиднофенольным связующим ЭФ-32-301 (ОСТ 92-0957-74), производят те же технологические операции, что и в примере 1. Поскольку

,12 МПа, tn 175°C, , ,1 МПа,

то Р„ РОКР ТШН х

х2705-Ь+227733-° 15МПа

Производят первоначально охлаждение с 175 до 20°С с последующим увеличением давления в камере формования на величину, которая определяется зависимостью

(Рокр - Рп) 273 + Рокр-tn Рп tK

(tn +273)

(0,1+0.12)-273+ 0,1 175 + 0.12 20 ТЖТ273------

,046 МПа.

Скорость увеличения давления определяется конструктивными особенностями автоклава, например, для автоклава АП-6 скорость 4,0 МПа в час.

Использование данного изобретения обеспечивает повышение технологичности способа за счет исключения операции нагрева газа и заготовки при резком сбросе избыточного давления газа из камеры фор- мования автоклава, а также уменьшение энергозатрат за счет исключения нагрева газа при резком сбросе его давления. Кроме того, уменьшается напряженное состояние отвержденного материала заготовки на эта0 пе охлаждения за счет первоначального уменьшения давления на значительную величину при

Р Р ( +273) .

5Р (tK+273j

что снижает в несколько раз вероятность появления трещин в материале отвержден- ной заготовки, возникающих из-за разности коэффициентов термического расширения

0 материалов формы (оправки) и отвержден- ной заготовки как в радиальном направле- . нии, так и в осевом, при этом исключается вероятность разрушения изделий при рае- прессовке и их эксплуатации.

5 Также снижается время охлаждения за счет сброса части горячего газа из камеры формования,

Ниже приведена таблица сопоставимых сравнительных данных, полученных по из0 вестному и данному решениям.

Формула изобретения Способ автоклавного формования изделий из пластиков горячего отверждения, включающий укладку материала заготовки

5 на формообразующий элемент, установку герметичной диафрагмы на заготовку, помещение сборки в автоклав, создание в нем избыточного давления формования газа, на-, грев до температуры отверждения, отверж0 дение заготовки с последующим охлаждением и снижением давления газа в автоклаве, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества изделий и технологичности способа, при

5Р Р Оп +273) Рп Рокр s(tK+273)

перед охлаждением снижают давление газа в автоклаве на величину APi, определяемую из уравнения

0 Л Р1-(Р - ) 273 + Рокр Ь (Г.к+273)---------

а при

Р Р (Ь +273) Рп Рокр N(tK+273)

после охлаждения увеличивают давление газа в автоклаве на величину ЛР2, которую определяют из уравнения

А О (Рокр Рп) 273 + Ppxp tn Рп tK

ЛГ2 --UA- - - --- --,

где Рп - давление формования заготовки,tn - температура отверждения заготов МПа; . ки,°С;

Рокр - давление окружающей среды,и - конечная температура охлаждения МПа: заготовки, °С.

5

Использование: изобретение относится к технологии переработки полимерных композиционных материалов, в частности к методам автоклавного формования изделий из пластиков горячего отверждения. Сущность изобретения: при формовании изделия на жесткую форму производят нанесение слоев материала, пропитанного связующим горячего отверждения. На полученную заготовку устанавливают герметичную диафрагму, которую соединяют с вакуумной системой. Заготовку помещают в автоклав. Создают давление формования заготовки подачей в камеру формования газа с избыИзобретение относится к области переработки полимерных композиционных материалов, в частности к методам автоклавного формования изделий из пластиков горячего отверждения. Целью изобретения является повышение качества изделий и технологичности способа. Поставленная цель достигается тем. что в способе, включающем нанесение укладку материала заготовки на формообразующий элемент, установку герметичной диафрагмы точным давлением. Производят нагрев до температуры отверждения заготовки. От- верждают заготовку в течение определенного времени. По окончании отверждения заготовки производят при Р Р Он + 273) Pn P°KP (tK + 273) уменьшение давления газа в камере формования на расчетную величину со скоростью сброса не более 2,0 МПа в час с последующим охлаждением; при Р Р О +273) Pn Рокр v(tK+273J охлаждение отвержденной заготовки г, последующим увеличением давления газа в камере формования на расчетную величину, где Рп - давление формования заготовки, МПа; Рокр окружающее (атмосферное) давление, МПа; tn - температура отверждения заготовки, °С; t« - конечная температура охлаждения заготовки, °С. Затем заготовку извлекают из камеры формования автоклава и направляют на последующую технологическую операцию, например на механическую обработку. 1 табл. на заготовку, помещение сборки в автоклав, создание в нем избыточного давления формования газа, нагрев до температуры отверждения, отверждение заготовки с последующим охлаждением и снижением давления газа в автоклаве, согласно изобретению, при Р Р (tn +273) Рп Рокр k+273) перед охлаждением снижают давление газа в автоклаве на величину, определяемую из уравнения ел С 00 о XI о 4 О А

МгМг п/п

Показатель

1

Количество основных операций способа, ед.

Средняя величина затрат электроэнергии при изготовлении изделия, кВт -ч

Пример 1. .Пример 2

Пример 3

Средняя отн. величина НДС заготовки на этапе охлаждения, отн.ед.

Пример 1

Пример 2

Пример 3

Средняя величина вероятности появления трещин в материале отверж- денной заготовки, отн.ед.

Пример 1

Пример 2

Пример 3

Средняя величина времени охлаждения отвержденной заготовки, ч

Пример 1

Пример 2

Пример 3

Техническое решение

прототипа

заявляемое

(Исключена операция нагрева газа на этапе охлаждения заготовки)

3850,0

2650,0

1810,0

0,6

0,55

0,4

0.05

0,04

0.03

8,7

10,8

13,2