PL165881B1 - Sposób wytwarzania prętów i kształtowników z żywic wzmocnionych włóknami - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania prętów i kształtowników z żywic wzmocnionych włóknami, szklanymi, węglowymi, organicznymi lub wzmocnionych kombinacją tych włókien, polegający na wciąganiu nasyconych żywicą wiązkitych włókien, do matrycy i utwardzaniu żywicy, znamienny tym, że nasyconą żywicą wiązkę włókien wciąga się do rurowej matrycy elastycznej, korzystnie termokurczliwej, i usuwa nadmiar żywicy, po czym otrzymanypółwyrób poddaje się dalszemu kształtowaniu na żądany profil w sztywnej formie. 3. Sposób wytwarzania prętów i kształtowników z żywic wzmocnionych włóknami, szklanymi, węglowymi, organicznymi lub wzmocnionych kombinacją tych włókien, polegający na ich kształtowaniu w matrycy i następnym utwardzaniu, znamienny tym, że nasyconą żywicą wiązkę włókien obwija się tworzywem elastycznym, korzystnie termokurczliwym, po czym otrzymany półwyrób poddaje się dalszemu kształtowaniu na żądany profil w sztywnej formie.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania prętów i kształtowników z żywic wzmocnionych włóknami szklanymi, węglowymi, organicznymi, metalowymi, lub ich kombinacją.

Pręty i kształtowniki z żywic wzmocnionych włóknami są półwyrobami o zastosowaniach zamiennych z półwyrobami metalowymi. Zastosowanie półwyrobów z żywic wzmocnionych włóknami na wyroby stosowane w konstrukcji maszyn i urządzeń umożliwia obniżenie ich ciężaru, rozszerzenie zakresu możliwości technicznych i zwiększenie bezpieczeństwa użytkowania.

Jednym z ważniejszych czynników decydujących o możliwościach zastosowań tych półwyrobów jest opracowanie technologii gwarantujących ich wysoką jakość i opłacalność wytwarzania.

Znanych jest wiele sposobów wytwarzania półwyrobów z żywic wzmocnionych włóknami, charakteryzujących się różnym stopniem mechanizacji i automatyzacji.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 125 959 sposób wytwarzania przedmiotów wzmocnionych włóknami, wytwarzanych z sieciowalnych, zwłaszcza przez polimeryzację lub poliaddycję tworzyw sztucznych występujących jako tworzywo osnowowe lub środek wiążący, zwłaszcza z żywic nienasyconych z jednym lub kilkoma wiązaniami podwójnymi, takich jak poliestry, poliuretany, żywice akrylowe, żywice epoksydowe albo im podobne zawierających włókna wzmacniające polega na tym, że po operacji nawijania, odwirowania albo rozciągania doprowadza się w kierunku pionowym do centrum obróbki i na tej drodze i/lub tam łączy się wewnętrznie i jednocześnie lub następnie utrwala się je w postaci kształtowników pustych, pełnych lub płaskich. Jako materiałów wzmacniających używa się wszelkiego rodzaju znanych włókien lub nitek, również w postaci pasm, taśm z tkanin lub im podonych, na przykład ze szkła, metalu, boru, węgla, aramidu, poliamidu, azbestu lub im podobnych lub z ich kombinacji, przy czym takie same włókna ściąga się z nieruchomych lub ruchomych zasobników, następnie nasyca się je i zwilża tworzywem osnowowym, korzystnie przeprowadzając poprzez wałki i/lub urządzenia wibrujące i/lub wtryskowe urządzenia nasycające, ewentualnie usuwa się nadmiar tworzywa osnowowego i w zależności od kształtu wytwarzanego przedmiotu nadaje się im postać i utrwala ewentualnie przy użyciu rdzeni do nawijania, form do odwirowania lub przeciągania, dysz i im podobnych. W sposobie tym włókna o wrażliwej powierzchni zewnętrznej, szczególnie włókna węglowe wprowadza się najpierw w drgania mechaniczne impulsami powietrza lub gazu.

165 881

Z kolei znany z polskiego opisu patentowego nr 145 677 sposób produkcji prostych i stożkowych odcinków rur z laminatów polega na tym, że rdzeń z nawiniętym suchym zbrojeniem umieszczony w komorze próżniowej wsuwa się do formy poprzez zbiornik impregnujący z ciekłą żywicą, w wyniku czego zbrojenie nasyca się żywicą.

Znane są również sposoby wytwarzania półwyrobów z żywic wzmocnionych włóknami polegające na wciąganiu wiązki nasyconej żywicą do sztywnej matrycy o określonej długości i następnym utwardzeniu żywicy. Utwardzony półwyrób jest następnie wyciągany z matrycy przy zastosowaniu dość skomplikowanych i trudnych metod.

Inne znane sposoby wytwarzania półwyrobów z żywic wzmocnionych włóknami polegają na przeciąganiu wiązek włókien nasyconych żywicą przez zespół matryc kształtujących i piecy utwardzających umożliwiających uzyskanie prętów i innych kształtowników o dowolnych, zmiennych długościach.

Przytoczone wyżej sposoby mają wiele cech wspólnych, a mianowicie: kształtowanie półwyrobów odbywa się w sztywnej matrycy o przekroju nie ulegającym zmianie w czasie operacji utwardzania żywicy, nasycanie wiązek włókien odbywa się poza matrycą kształtującą, a ustalona zawartość włókien wzmacniających nie ulega istotnej zmianie. Ponadto utwardzaniu żywicy towarzyszy skurcz powodujący powstawanie niekorzystnego stanu naprężeń wewnętrznych i nieciągłości w mikrostrukturze półwyrobów.

Wymienione cechy powodują, że wytwarzanie półwyrobów omówionymi sposobami stwarza szereg ograniczeń technologicznych i jakościowych. Kształtowanie w sztywnej matrycy ogranicza wytwarzanie do półwyrobów prostoliniowych o stosunkowo prostych geometrycznie kształtach przekroju poprzecznego. Ponadto zastosowanie sztywnej matrycy uniemożliwia wywieranie poprzecznych nacisków zewnętrznych na kształtowany i utwardzany półwyrób. Powoduje to ograniczenie możliwości uzyskania odpowiednio wysokich zawartości włókien wzmacniających oraz ich ułożenia geometrycznego.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że nasyconą żywicą wiązkę włókien wciąga się w rurową matrycę elastyczną, korzystnie termokurczliwą, po czym otrzymany półwyrób poddaje się operacji usuwającej nadmiar żywicy oraz dalszemu kształtowaniu go w sztywnej formie o żądanym profilu. Wiązkę włókien można również umieścić w rurowej matrycy elastycznej i zalać żywicą. W odmianie sposobu według wynalazku nasyconą żywicą wiązkę włókien obwija się tworzywem elastycznym, korzystnie termokurczliwym, po czym otrzymany półwyrób poddaje się dalszemu kształtowaniu na żądany profil w sztywnej formie.

Zastosowanie do kształtowania wyrobów matrycy elastycznej zapewnia możliwość precyzyjnego ukształtowania przekroju poprzecznego oraz zarysu wzdłużnego półwyrobu. Termokurczliwość materiału matrycy stwarza możliwości zwiększenia zawartości włókien wzmacniających i eliminacji niekorzystnego wpływu skurczu żywicy w czasie operacji utwardzania półwyrobu.

Sposób według wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach realizacji oraz na rysuku, na którym fig. 1 przedstawia etap wciągania wiązki nasyconych żywicą włókien w matrycę rurową wykonaną z polietylenu, fig. 2 - etap przeciągania matrycy elastycznej wypełnionej nasyconymi żywicą włóknami przez ogrzewane oczko, fig. 3 - etap ostatecznego kształtowania matrycy elastycznej wypełnionej nasyconymi żywicą włóknami w formie o żądanym profilu półwyrobu, a fig. 4 -formę do ksztatłowania matrycy elastycznej w przekroju wzdłuż linii A-A.

Przykład I. Nasycona żywicą poliestrową wiązka włókien szklanych (rowingu) 1 jest wciągana do termokurczliwej rury z polietylenu 2, po czym rura z wciągniętą wiązką rowingu 3 jest przemieszczana przez ogrzane do temperatury 130°C oczko 4. W trakcie przemieszczania się rury 3 na całej jej długości następuje redukcja jej średnicy o około 50% i wyciskanie nadmiaru żywicy 5. Po przemieszczeniu rury 3 przez oczko 4 jest ona poddana ukształtowaniu w znany sposób w formie 6 ogrzanej do temperatury 100°C, przy czym ukształtowana rura 3, wypełniona wiązką nasyconych żywicą włókien szklanych, pozostaje w formie przez czas zapewniający utwardzenie żywicy.

Przykład I I. W rurowej matrycy z polietylenu umieszcza się wiązkę włókien metalowych, które następnie zalewa się żywicą, po czym postępuje się jak w przykładzie 1.

Przykład III. Nasyconą żywicą wiązkę włókien szklanych obwija się bandażem z folii polietylenowej, po czym dalej postępuje się jak w przykładzie 1.

Fg. 3 Fg. 4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,100 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania prętów i kształtowników z żywic wzmocnionych włóknami, szklanymi, węglowymi, organicznymi lub wzmocnionych kombinacją tych włókien, polegający na wciąganiu nasyconych żywicą wiązki tych włókien, do matrycy i utwardzaniu żywicy, znamienny tym, że nasyconą żywicą wiązkę włókien wciąga się do rurowej matrycy elastycznej, korzystnie termokurczliwej, i usuwa nadmiar żywicy, po czym otrzymany półwyrób poddaje się dalszemu kształtowaniu na żądany profil w sztywnej formie.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wiązkę włókien umieszcza się w matrycy elastycznej i zalewa żywicą.
3. 3. Sposób wytwarzania prętów i kształtowników z żywic wzmocnionych włóknami, szklanymi, węglowymi, organicznymi lub wzmocnionych kombinacją tych włókien, polegający na ich kształtowaniu w matrycy i następnym utwardzaniu, znamienny tym, że nasyconą żywicą wiązkę włókien obwija się tworzywem elastycznym, korzystnie termokurczliwym, po czym otrzymany półwyrób poddaje się dalszemu kształtowaniu na żądany profil w sztywnej formie.