PL205122B1 - Urządzenie odgazowujące do odgazowywania materiału matrycy, przeznaczonego do wytwarzania włóknistych ,wielowarstwowych elementów konstrukcyjnych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie odgazowujące do odgazowywania materiału matrycy, przeznaczonego do wytwarzania włóknistych, wielowarstwowych elementów konstrukcyjnych.

W przypadku wytwarzania włóknistych, wielowarstwowych elementów konstrukcyjnych, zwanych dalej elementami konstrukcyjnymi FV, za pomocą sposobu wstrzykiwania żywicy, z powodu pęcherzy gazowych, rozpuszczonych gazów i innych składników lotnych, zawartych w materiale matrycy, może dojść do utworzenia się porów w wytwarzanym elemencie konstrukcyjnym FV. Z tego powodu obniża się jakość elementów konstrukcyjnych, aż w końcu stają się one bezużyteczne.

Z niemieckiego opisu patentu DE 100 13 409 C1 znane jest urzą dzenie do wytwarzania wzmocnionych włóknem elementów konstrukcyjnych z tworzywa sztucznego z suchych włóknistych wielowarstwowych półproduktów z wykorzystaniem wtryskiwania materiału matrycy, z przeponą przepuszczającą gaz i nieprzepuszczającą materiału matrycy, która przynajmniej z jednej strony jest umieszczona wokół półproduktu, tworząc pierwszą komorę, i jest wprowadzana do materiału matrycy, ze środkiem polepszającym płynność, umieszczonym na powierzchni górnej półproduktu, z przylegającą do pierwszej komory drugą komorą, uszczelnioną wobec narzędzia, która jest oddzielona od otoczenia (atmosfery) za pomocą folii nieprzepuszczającej gazu i materiału matrycy, przy czym podczas odsysania powietrza z drugiej komory, materiał matrycy jest zasysany z zasobnika do pierwszej komory z wytworzoną próżnią, a środek polepszający płynność powoduje rozprzestrzenienie materiału matrycy na zwróconej do niego powierzchni górnej półproduktu i jego przenikanie w kierunku prostopadłym do półproduktu.

W przypadku tego urzą dzenia, materiał matrycy jest rozprzestrzeniony za pomocą ś rodka polepszającego płynność na włóknistym, wielowarstwowym półprodukcie i stąd przenika do półproduktu.

Środek polepszający płynność jest ograniczony z jednej strony przez przeponę przepuszczającą gaz i nieprzepuszczającą materiału matrycy. W przypadku przenoszenia materiału matrycy w cienkowarstwowym środku polepszającym płynność następuje odgazowanie materiału matrycy. Odgazowanie realizuje się poprzez przeponę, graniczącą ze środkiem polepszającym płynność, i gaz przepływa do drugiej komory z wytworzoną próżnią. W celu przeprowadzenia skutecznego odgazowania konieczne jest, aby materiał matrycy mógł najpierw pokonać dostatecznie duży odcinek drogi przez środek polepszający płynność, zanim przeniknie do półproduktu.

W stosowanych powszechnie układach wlewowych do wprowadzania materiału matrycy do środka polepszającego płynność, tego rodzaju odgazowanie warstewki nie przeprowadza się bezpośrednio pod wlewami, a w przylegających do nich obszarach odgazowanie warstewki przeprowadza się w niepełnym zakresie. W związku z tym istnieje prawdopodobieństwo, że pod wlewami i w przylegających do nich obszarach utworzą się pory.

Dalsza wada tego sposobu polega na tym, że zastosowanie dwóch komór jest związane z wię kszymi nakładami w odniesieniu do substancji pomocniczych dla przepony, niż ma to miejsce w przypadku zasady jednokomorowej, znanej również w technice wytwarzania wielowarstwowego materiału włóknistego.

Ponadto odgazowanie materiału matrycy może być przeprowadzone sposobem znanym ogólnie ze stanu techniki, zgodnie z którym materiał matrycy w komorze z wytworzoną próżnią jest otoczony cienką warstwą (filmem).Tego rodzaju proces odgazowywania jest tym efektywniejszy, im cieńsza jest odgazowywana warstwa materiału matrycy. Ten sposób odgazowywania materiału matrycy, zwany również odgazowywaniem warstewkowym, jest obciążony następującymi wadami: Dodatkowy etap odgazowywania jest niekorzystny z punktu widzenia kosztów i dalszych nakładów. Do przeprowadzenia etapu odgazowywania, materiał matrycy musi być ogrzany, co powoduje występowanie procesów starzenia. Przed późniejszą przeróbką na włókniste, wielowarstwowe elementy konstrukcyjne, materiał matrycy może ponownie wchłonąć składniki lotne, przykładowo parę wodną z powietrza. Podczas procesu wstrzykiwania, materiał matrycy może reagować z substancjami pomocniczymi w warunkach tworzenia się gazu. I tak zaobserwowano reakcje z kosztownymi, giętkimi profilami silikonowymi dla wlewów.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie odgazowujące do odgazowywania materiału matrycy, przeznaczonego do wytwarzania włóknistych, wielowarstwowych elementów konstrukcyjnych.

Istota wynalazku polega na tym, że posiada ono urządzenie wlewowe, umieszczone odpowiednio na urządzeniu podporowym do przenoszenia odgazowywanego materiału matrycy do urządzenia odgazowującego i urządzenie wypływowe oraz dzianinę rozdzielczą. Ponadto, zawiera ono warstwę

PL 205 122 B1 nieprzepuszczającą materiału matrycy i przepuszczającą gaz, która za pomocą uszczelki jest uszczelniona względem urządzenia podporowego, dla utworzenia pierwszej komory otaczającej urządzenie wlewowe i urządzenie wypływowe. Ponad tą warstwą ułożona jest dzianina odpowietrzająca. Poza tym urządzenie posiada folię otaczającą wyżej wspomnianą warstwę i uszczelnioną względem urządzenia podporowego, dla utworzenia drugiej komory, oraz zawiera przyłącze próżniowe, połączone z drugą komorą dla odgazowania materiału matrycy w urządzeniu odgazowującym.

Korzystnie, urządzenie wlewowe i/lub urządzenie wypływowe jest włączone do urządzenia podporowego a warstwę blokującą stanowi folia albo płyta.

Warstwa blokująca jest wykonana z folii PTFE, kleju i/lub dzianiny laminowanej albo w postaci zespołu przekładkowego, wykonanego z tych materiałów.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie odgazowujące do odgazowywania materiału matrycy, przeznaczonego do wytwarzania włóknistych wielowarstwowych elementów konstrukcyjnych.

Istota tego wynalazku polega na tym, że tworzy ono wewnętrzny korpus, z otaczającym go, zewnętrznym zbiornikiem i zawiera umieszczoną między nimi folię, nieprzepuszczającą materiału matrycy i przepuszczającą gaz, i drugą komorę między tą folią a wewnętrznym korpusem. Ponadto urządzenie to zawiera pierwszą komorę między folią a zewnętrznym zbiornikiem, przy czym folia ta jest mocowana przez warstwę pośrednią. Poza tym urządzenie wyposażone jest w pierwsze przyłącze do przenoszenia odgazowywanego materiału matrycy do pierwszej komory, i przyłącze do przenoszenia z niej odgazowanego materiału matrycy oraz przyłącze do wytwarzania podciśnienia w pierwszej komorze.

Korzystnie, powierzchnia górna wewnętrznego korpusu jest zaopatrzona w rowki, które, patrząc w jego kierunku wzdłu żnym, są usytuowane pod łużnie lub w postaci spirali.

Warstwa pośrednia jest utworzona z ceramiki przepuszczającej gaz lub z blachy perforowanej.

Dzięki urządzeniu według wynalazku uzyskuje się korzystne odgazowywanie materiału matrycy podczas wytwarzania elementów konstrukcyjnych FV.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia postać wykonania urządzenia odgazowującego według wynalazku, które współpracuje z jednokomorowym lub dwukomorowym zespoł em iniekcyjnym, fig. 2 - dalszą postać wykonania urzą dzenia odgazowującego według wynalazku, które również współpracuje z jednokomorowym lub dwukomorowym zespołem iniekcyjnym, a fig. 3 - postać wykonania według fig. 2, w przekroju wzdłuż linii A-A.

Według wynalazku opracowano urządzenie odgazowujące dla materiału matrycy, stosowanego przy wytwarzaniu elementów konstrukcyjnych FV, które jest umieszczone oddzielnie w odniesieniu do urządzenia wytwarzającego FV. Materiał matrycy, który na ogół ma postać płynu, jest odgazowywany w urzą dzeniu odgazowują cym, usytuowanym oddzielnie w odniesieniu do urzą dzenia wytwarzają cego FV (fig. 1 - 3).

Pod pojęciem materiału, określonego jako dzianina tekstylna, należy rozumieć suchą lub poddaną obróbce wstępnej włóknistą wielowarstwową dzianinę, z której po przeniknięciu żywicy i poddaniu obróbce wtórnej w autoklawie wytwarzany jest włóknisty, wielowarstwowy element konstrukcyjny.

Przykład wykonania zgodnego z wynalazkiem urządzenia odgazowującego do odgazowywania materiału matrycy albo żywicy, przeprowadzanego przed procesem iniekcji, w celu wytworzenia włóknistego, wielowarstwowego elementu konstrukcyjnego, jest przedstawiony na fig. 1. Proces iniekcji może być procesem jednokomorowym lub procesem wielokomorowym. Zwłaszcza w przypadku procesu jednokomorowego konieczne jest przeprowadzenie uprzedniego odgazowania, ponieważ zintegrowane odgazowanie nie jest możliwe ze względu na brak drugiej komory.

To urządzenie odgazowujące według wynalazku jest w taki sposób włączone przed właściwym urządzeniem iniekcyjnym, że materiał matrycy musi przepływać przez urządzenie odgazowujące na drodze od zasobnika do urządzenia iniekcyjnego. Sposób działania włączonego na wstępie urządzenia odgazowującego polega na tym, że materiał matrycy w taki sposób przesuwa się przez układ dwukomorowy, że możliwe jest przy tym odsysanie zawartych pęcherzyków gazu, rozpuszczonych gazów i innych składników lotnych.

Na fig. 1 przedstawiona jest pierwsza postać wykonania zgodnego z wynalazkiem urządzenia odgazowującego E1. Posiada ono podporę 10, która może mieć postać formy, przekładkę albo dzianinę rozdzielczą 2, którą może stanowić również środek polepszający płynność, kanał wlewowy lub urządzenie wlewowe 1, jak również urządzenie wypływowe 14, które stanowią oba ujścia przewodów,

PL 205 122 B1 jak również mogą być włączone do urządzenia podporowego, warstwę nieprzepuszczającą materiału matrycy lub warstwę blokującą 9, która jest uszczelniona za pomocą uszczelki lub taśmy uszczelniającej 6 względem podpory 10, a tym samym stanowi pierwszą komorę K1 urządzenia odgazowującego E1, położoną wokół urządzenia wlewowego.

Tego rodzaju warstwa blokująca 9 może być wykonana z folii PTFE, kleju i/lub dzianiny laminowanej albo w postaci zespołu przekładkowego (wielowarstwowego), wykonanego z tych materiałów. Warstwa nieprzepuszczająca materiału matrycy albo warstwa blokująca 9 może mieć postać folii albo płyty. Warstwa blokująca 9 może być warstwą przepuszczającą gaz lub nieprzepuszczającą gazu.

Nad warstwą blokującą 9 znajduje się dzianina odpowietrzająca albo dzianina odsysająca 11, która jest wykonana zgodnie ze stanem techniki. Patrząc w odniesieniu do podpory 10, nad warstwą blokującą 9 i dzianiną odpowietrzającą 11 jest umieszczona folia 12, która jest uszczelniona względem podpory 10 za pomocą uszczelki 6. Dzięki temu folia 12 i warstwa blokująca 9 tworzą wspólnie drugą komorę K2 urządzenia odgazowującego. Poprzez przyłącze próżniowe 13, połączone z druga komorą K2, w urządzeniu odgazowującym E1 wytwarzana jest próżnia.

Proces odgazowywania przebiega w następujący sposób: Materiał matrycy płynie poprzez urządzenie wlewowe 1 do urządzenia odgazowującego E1. Stamtąd materiał matrycy przepływa do dzianiny rozdzielczej albo do przekładki 2. Podczas przepływania materiału matrycy przez przekładkę 2, zawarte w materiale matrycy pęcherzyki gazu, rozpuszczone gazy i inne składniki lotne są odsysane poprzez półprzepuszczalną folię 9, która w przypadku wytwarzania podciśnienia znajduje się nad przyłączem próżniowym 13 bezpośrednio na przekładce 2. Następnie odgazowany materiał matrycy przepływa poprzez urządzenie wypływowe 14 do zespołu z włóknistym, wielowarstwowym półproduktem, to znaczy do właściwego procesu wstrzykiwania.

Dalszy przykład wykonania urządzenia odgazowującego według wynalazku jest przedstawiony na fig. 2 i 3.

Urządzenie posiada pierwsze przyłącze A1, za pomocą którego płyn przeznaczony do odgazowania lub materiał matrycy jest przenoszony do urządzenia odgazowującego, drugie przyłącze A2 do przenoszenia odgazowanego płynu z urządzenia odgazowującego, jak również trzecie przyłącze A3 do wytwarzania podciśnienia albo próżni we wnętrzu urządzenia odgazowującego.

Urządzenie odgazowujące E2 według fig. 2 i 3 posiada korpus wewnętrzny 41. Na jego powierzchni wykonane są korzystnie rowki N. Patrząc w kierunku wzdłużnym L, mogą być one wykonane jako podłużne lub w postaci spirali. Utworzenie rowków N zależy od żądanego czasu przebywania.

Ponadto urządzenie odgazowujące E2 posiada folię 42, nieprzepuszczającą żywicy i przepuszczającą powietrze. Umożliwia ona przeprowadzenie procesu odgazowywania po odsysaniu gazu poprzez przyłącze próżniowe A3. Oddziela ona pierwszą komorę R1, otaczającą folię 42, od drugiej komory R2, znajdującej się wewnątrz folii 42.

Pierwsza komora R1 jest otoczona przez urządzenie ustalające lub warstwę pośrednią 43. Jest ona połączona z folią 42 i służy jako jej nośnik. Może być ona wykonana z ceramiki przepuszczającej gaz, względnie z blachy perforowanej. Jej zadaniem jest wymiana gazu materiału matrycy dzięki działaniu podciśnienia.

Ponadto urządzenie odgazowujące E2 posiada zbiornik zewnętrzny lub obudowę 44. Wielkość obudowy zewnętrznej 44 zależy od odgazowywanej ilości żywicy.

Korpus albo obudowa 41 lub 44 mogą posiadać kształt dowolny, nawet nieregularny. Mogą być również elastyczne. Kształt lub materiał są zależne od przypadku zastosowania, zwłaszcza mogą mieć kształt cylindryczny.

Na fig. 3 jest przedstawione w przekroju urządzenie odgazowujące E2. Pierwsza komora R1 jest utworzona za pomocą zewnętrznego zbiornika 44 i folii 42. Za pomocą przyłącza próżniowego A3 w komorze wytwarzana jest próżnia, dzięki czemu nieodgazowany płyn (materiał matrycy) przepływa przez otwór A1 do urządzenia odgazowującego. Dzięki doprowadzeniu podciśnienia, pomiędzy pierwszą komorą R1 a drugą komorą R2 powstaje różnica wartości podciśnienia, przy czym podciśnienie w pierwszej komorze R1 jest większe od podciśnienia w drugiej komorze R2.

Sposób działania urządzenia odgazowującego E2 jest następujący: W pierwszej komorze R1 poprzez przyłącze próżniowe A3 zostaje wytworzona próżnia i urządzenie zostaje umieszczone między przewodem iniekcyjnym (przewód matrycy). Nieodgazowany płyn (materiał matrycy) przepływa do urządzenia przez otwór A1. Musi on płynąć przez korpus 41 i przez folię 42. Powstaje spadek ciśnienia między komorą 1 a komorą 2. Podciśnienie w komorze R1 jest większe od podciśnienia w komorze R2. Teraz, z powodu spadku ciśnienia, gaz zawarty w płynie (materiale matrycy) zostaje oddzielony

PL 205 122 B1 od płynu. Półprzepuszczalna folia 42 umożliwia przedostanie się gazu do komory R1. Po odgazowaniu, płyn przepływa przez otwór A2.

Przy tym warunki fizyczne są następujące:

W przypadku, gdy

- dla przyłącza A1: Stan ciśnienia: p płyn wlot

- dla przyłącza A2: Stan ciśnienia: p płyn wylot

- dla przyłącza próżniowego A3: Stan ciśnienia: p próżnia uzyskuje się:

(1) P próżnia < p płyn wylot < p płyn wlot (2) P próżnia < = p płyn ciśnienie pary

Claims (9)

1. Urządzenie odgazowujące do odgazowywania materiału matrycy, przeznaczonego do wytwarzania włóknistych, wielowarstwowych elementów konstrukcyjnych, znamienne tym, że posiada urządzenie wlewowe (1), umieszczone odpowiednio na podporze (10) do przenoszenia odgazowywanego materiału matrycy do urządzenia odgazowującego i urządzenie wypływowe (14) oraz dzianinę rozdzielczą (2), i zawiera warstwę (9), nieprzepuszczającą materiału matrycy i przepuszczającą gaz, która za pomocą uszczelki (6) jest uszczelniona względem podpory (10), dla utworzenia pierwszej komory (K1) otaczającej urządzenie wlewowe (1) i urządzenie wypływowe (14), ponad którą ułożona jest dzianina odpowietrzająca (11), i tym, że posiada folię (12), otaczającą warstwę (9) i uszczelnioną względem podpory (10), dla utworzenia drugiej komory (K2), oraz zawiera przyłącze próżniowe (13), połączone z drugą komorą (K2) dla odgazowania materiału matrycy w urządzeniu odgazowującym (E1).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie wlewowe (1) i/lub urządzenie wypływowe (14) jest włączone do podpory (10).

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że warstwę blokującą (9) stanowi folia albo płyta.

4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 3, znamienne tym, że warstwa blokująca (9) jest wykonana z folii PTFE, kleju i/lub dzianiny laminowanej albo w postaci zespołu przekładkowego, wykonanego z tych materiałów.

5. Urządzenie odgazowujące do odgazowywania materiału matrycy, przeznaczonego do wytwarzania włóknistych wielowarstwowych elementów konstrukcyjnych, znamienne tym, że tworzy ono wewnętrzny korpus (41), z otaczającym go, zewnętrznym zbiornikiem (44) i zawiera umieszczoną między nimi folię (42), nieprzepuszczającą materiału matrycy i przepuszczająca gaz, i drugą komorę (R2) między folią (42) a wewnętrznym korpusem (42) oraz pierwszą komorę (R1) między folią (42) a zewnętrznym zbiornikiem (44), przy czym folia (42) jest mocowana przez warstwę pośrednią (43), i tym, że zawiera pierwsze przyłącze (A1) do przenoszenia odgazowywanego materiału matrycy do pierwszej komory (R1), i przyłącze (A2) do przenoszenia z niej odgazowanego materiału matrycy oraz z przyłączem (a3) do wytwarzania podciśnienia w pierwszej komorze (R1).

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że powierzchnia górna wewnętrznego korpusu (41) jest zaopatrzona w rowki.

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że rowki na powierzchni górnej wewnętrznego korpusu (41), patrząc w jego kierunku wzdłużnym, są usytuowane podłużnie lub w postaci spirali.

8. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że warstwa pośrednia (43) jest utworzona z ceramiki przepuszczającej gaz.

9. Urządzenie według zastrz. 5 albo 8, znamienne tym, że warstwa pośrednia (43) jest utworzona z blachy perforowanej.