PL233611B1 - Glowica do wytlaczania kompozytow polimerowych - Google Patents

Abstract

Głowica do wytłaczania kompozytów polimerowych ze zbrojeniem w postaci odcinków włókien posiada dwa, symetrycznie ustawione względem osi wytłaczania kompozytu kanały transportowe o prostym lub wyprofilowanym zarysie i przekroju kołowym doprowadzające materiał termoplastyczny (1) do dyszy wytłaczającej (3). Dysza posiada otwór wyjściowy o średnicy między 0,3 - 0,5 mm, długości pomiędzy 1 - 2,5 mm, stożek wejściowy o kącie pomiędzy 45 a 100 stopni. Kanał transportu włókien zbrojeniowy o długości od 1 do 6 mm i średnicy do 0,2 mm ustawiony jest wzdłuż osi wytłaczania. Odpowiednio dobrane cechy geometryczne otworu wyjściowego dyszy zapewniają ustawienie włókien zbrojeniowych w materiale wyjściowym z odchyleniem od osi wytłaczania o maksymalnie 20 stopni.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest głowica do wytłaczania kompozytów polimerowych wykorzystywanych w addytywnych technologiach wytwarzania.

Technologia wytłaczania polimerowych materiałów termoplastycznych w celu uzyskania żądanego kształtu jest powszechnie znana. Technologia wytwarzania przestrzennego detali za pomocą komputerowo kontrolowanego warstwowego układania topionego materiału termoplastycznego w wielu osiach została opisana w patencie US 5340433 A. Metoda ta bazuje na podawaniu i ogrzewaniu materiału termoplastycznego w postaci drutu o przekroju kołowym, a następnie na wytłaczaniu przez dyszę o ściśle określonej średnicy w celu wytworzenia elementów o ustalonych własnościach geometrycznych. Znane są urządzenia bazujące na podawaniu materiału termoplastycznego z dwóch lub więcej stron do dyszy wytłaczającej, jak pokazano między innymi w patencie US 20140034214 A1.

W żadnym ze znanych wynalazków nie istnieje metoda wytłaczania kompozytów polimerowych wykazujących uporządkowane ułożenie krótkich włókien zbrojeniowych w addytywnych technologiach wytwarzania.

Problemem jest brak możliwości uzyskania kompozytów polimerowych wykazujących uporządkowane ułożenie krótkich włókien zbrojeniowych w addytywnych technologiach wytwarzania.

Istotą wynalazku jest uzyskanie na wyjściu z głowicy wytłaczającej kompozytu polimerowego, w którym materiał zbrojeniowy w postaci włókien o określonej długości będzie odchylony kątowo względem osi głowicy o co najwyżej 20 stopni.

Konstrukcja głowicy wykorzystywanej w metodzie wytłaczania kompozytów polimerowych ze zbrojeniem w postaci odcinków włókien znamienna jest tym, że otwór wyjściowy dyszy charakteryzuje się: średnicą między 0,3-0,5 milimetra, długością otworu między 1 a 2,5 milimetra, stożkiem wejściowym o kącie pomiędzy 45 a 100 stopni. Kanały transportu termoplastycznego materiału matrycowego w dyszy ustawione są symetrycznie po obu stronach osi głowicy i odchylone od niej o kąt między 45 a 110 stopni, ich zarys może mieć geometrię prostą lub złożoną. Kanał transportowy włókien zbrojeniowych ustawiony jest wzdłuż osi wytłaczania i ma średnicę w przedziale 1 a 4 milimetry. Elementy grzejne ustawione są w odległości od 4 do 20 milimetrów symetrycznie do osi głowicy pozwalając na uzyskanie odpowiedniego rozkładu temperatury w układzie.

Przedmiot wynalazku pokazano na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia przykład zastosowania metody wytłaczania według wynalazku, zaś fig. 2 przedstawia przekrój głowicy wykorzystującej tę metodę.

Na fig. 1 przedstawiono przykład zastosowania metody wytłaczania według wynalazku. Matrycowy materiał termoplastyczny - 1 - w postaci drutu o przekroju kołowym o średnicy w przedziale 1-4 milimetry jest doprowadzany do dyszy wytłaczającej - 5 - przez dwa, symetrycznie ustawione względem osi wytłaczania kompozytu kanały transportowe o prostym lub wyprofilowanym zarysie i przekroju kołowym. Włókna materiału zbrojeniowego - 2 - o długości od 1 do 6 milimetrów i średnicy do 0,2 milimetra podawane są do dyszy wytłaczającej kanałem transportowym ustawionym osiowo do osi wytłaczania. Rejon dyszy wytłaczającej ogrzewany jest poprzez elementy grzejne - 4 - do temperatur odpowiadających topnieniu wykorzystywanego materiału termoplastycznego. Ich odległość od osi głowicy dostosowana jest do uzyskania odpowiedniego rozkładu temperatur w układzie. Materiał matrycowy jest topiony w obrębie dyszy i mieszany ze zbrojeniem włóknistym - obszar 3. Otwór wyjściowy dyszy - 6 - charakteryzuje się: średnicą między 0,3-0,5 milimetra, długością otworu między 1 a 2,5 milimetra, stożkiem wejściowym o kącie pomiędzy 45 a 100 stopni. Tak dobrane wymiary zapewniają ustawienie włókien zbrojeniowych w materiale wyjściowym - 7 - z odchyleniem od osi wytłaczania o maksymalnie 20 stopni. Uzyskany zostaje wytłaczany kompozytowy materiał polimerowy z tworzywem termoplastycznym jako materiał matrycowy oraz ze zbrojeniem w postaci włókien o określonym ustawieniu względem osi wytłaczania materiału.

Przekrój głowicy wykorzystującej opisaną powyżej metodę, według wynalazku, przedstawiono na fig. 2. Głowica wytłaczająca składa się z dwóch podajników matrycowego materiału termoplastycznego - 1, jednego podajnika włókien zbrojeniowych - 2, dyszy wytłaczającej - 3, elementów grzejnych - 4, mocujących - 5, oraz prowadzących materiał budulcowy - 6. Jako matrycowy materiał wejściowy używane jest tworzywo termoplastyczne w postaci drutu z przekrojem kołowym o średnicy pomiędzy 1 a 4 milimetry. Jako zbrojeniowy materiał wejściowy używane są odcinki włókien różnego rodzaju o długości zawierającej się w przedziale 1 do 6 milimetrów i średnicy nieprzekraczającej 0,2 milimetra. Materiał wyjściowy jest kompozytem polimerowym z tworzywem termoplastycznym jako materiał matrycowy oraz ze zbrojeniem w postaci włókien o określonym ustawieniu względem osi wytłaczania materiału.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Głowica do wytłaczania kompozytów polimerowych ze zbrojeniem w postaci odcinków włókien, znamienna tym, że otwór wyjściowy dyszy charakteryzuje się: średnicą między 0,3-0,5 mm, długością otworu między 1 a 2,5 mm, stożkiem wejściowym o kącie pomiędzy 45 a 100 stopni, zaś kanały transportu termoplastycznego materiału matrycowego w dyszy ustawione są symetrycznie po obu stronach osi głowicy i odchylone od niej o kąt między 45 a 110 stopni, ich zarys może mieć geometrię prostą lub złożoną, natomiast kanał transportowy włókien zbrojeniowych ustawiony jest wzdłuż osi wytłaczania i ma średnicę w przedziale 1 do 4 mm.
2. 2. Głowica do wytłaczania według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy grzejne ustawione są w odległości od 4 do 20 milimetrów symetrycznie do osi głowicy pozwalając na uzyskanie odpowiedniego rozkładu temperatury w układzie.