RU2152306C1 - Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding - Google Patents
Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2152306C1 RU2152306C1 RU98124006A RU98124006A RU2152306C1 RU 2152306 C1 RU2152306 C1 RU 2152306C1 RU 98124006 A RU98124006 A RU 98124006A RU 98124006 A RU98124006 A RU 98124006A RU 2152306 C1 RU2152306 C1 RU 2152306C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mandrel
- filaments
- winding
- reinforcing
- thermoplastic composite
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims abstract description 9
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 10
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 7
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии изготовления конструкционных материалов для авиационной, электротехнической, судостроительной, машиностроительной, нефтегазовой, строительной, медицинской промышленности и предназначено для изготовления изделий из термопластичных композиционных материалов (ТКМ) методом намотки. The invention relates to the manufacturing technology of structural materials for the aviation, electrical, shipbuilding, engineering, oil and gas, construction, medical industries and is intended for the manufacture of products from thermoplastic composite materials (TCM) by winding.
Известны способы изготовления изделий из термопластичных композиционных материалов методом намотки различных видов волокнистых полуфабрикатов, когда весь процесс разделен на две стадии. Один из способов заключается в применении сочетания чередующихся армирующих и матричных (термопластичных) волокон по методу "волоконной технологии" [1], когда после намотки системы волокон на оправку полученную заготовку формуют одним из известных методов (прессовым, автоклавным и т.д.). Known methods of manufacturing products from thermoplastic composite materials by winding various types of fibrous semi-finished products, when the whole process is divided into two stages. One of the methods is to use a combination of alternating reinforcing and matrix (thermoplastic) fibers according to the “fiber technology” method [1], when after winding the fiber system onto the mandrel, the obtained preform is formed by one of the known methods (press, autoclave, etc.).
К основным недостаткам данного способа относятся значительные затраты на материально-техническое оснащение (пресса, автоклавы и т.п.), а также невысокая производительность процесса. The main disadvantages of this method include significant costs for material and technical equipment (press, autoclaves, etc.), as well as the low productivity of the process.
Наиболее близким по технической сути и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ изготовления изделий из ТКМ методом намотки, при котором волокнистые полуфабрикаты предварительно нагревают, расплавляют матричный компонент полуфабрикатов, наматывают на оправку и прикладывают усилие в месте укладки волокон на оправку [2]. The closest in technical essence and the achieved results to the proposed invention is a method of manufacturing products from TCM by the method of winding, in which the fibrous semi-finished products are preheated, the matrix component of the semi-finished products is melted, wound on the mandrel and apply force in the place of laying the fibers on the mandrel [2].
Недостатками данного способа являются, во-первых, двухкратный нагрев термопластичного материала до температуры плавления и, следовательно, опасность негативных изменений механических и других свойств в результате термоокислительной деструкции, во-вторых, низкая производительность технологического процесса. The disadvantages of this method are, firstly, the double heating of the thermoplastic material to the melting temperature and, therefore, the danger of negative changes in mechanical and other properties as a result of thermo-oxidative degradation, and secondly, the low productivity of the process.
Целью изобретения является уменьшение времени технологического цикла производства, сокращение энергоемких рабочих мест и, как следствие, повышение эксплуатационных характеристик термопластичного композиционного материала в изделии. The aim of the invention is to reduce the time of the technological cycle of production, reduce energy-intensive jobs and, as a result, increase the operational characteristics of the thermoplastic composite material in the product.
Эта цель достигается за счет того, что в качестве волокнистых полуфабрикатов используют армирующие и матричные волокна, предварительный нагрев совмещают с началом пропитки армирующих волокон посредством горячего прикаточного ролика, а при приложении усилия в месте укладки волокон на оправку осуществляют формование изделия с помощью дополнительного горячего ролика. This goal is achieved due to the fact that reinforcing and matrix fibers are used as fibrous semi-finished products, preliminary heating is combined with the beginning of the impregnation of the reinforcing fibers by means of a hot rolling roller, and when a force is applied at the place of laying the fibers on the mandrel, the product is formed using an additional hot roller.
Схема намотки изображена на чертеже. Способ осуществляется в одну стадию следующим образом. Нити двух видов - неплавкие армирующие 1 и плавкие матричные 2 разматываются с разных бобин и, проходя через собирающее кольцо 3 и раскладочный механизм 4, укладываются на теплоизолированную оправку 5. При укладке они чередуются через одну. The winding circuit is shown in the drawing. The method is carried out in one stage as follows. The threads of two types - non-fusible reinforcing 1 and fusible matrix 2 are unwound from different bobbins and, passing through the collecting
Далее нити проходят через систему горячих прикаточных роликов 6 и 7. Первый по ходу движения ролик 6 (верхний) осуществляет прикатку нитей, транспортирование матричных нитей (на случай их обрыва), а также предварительный подогрев, при этом осуществляется начало пропитки армирующих волокон. Перед вторым роликом волокна расплавляются при помощи струи горячего воздуха, подаваемого из сопла 8, а ролик 7 (боковой) монолитизирует расплав, то есть осуществляется формование изделия на оправке. После окончания намотки изделие охлаждается и снимается с оправки. Next, the threads pass through a system of hot rolling rollers 6 and 7. The first roller 6 (top) in the direction of rolling carries out the rolling of the threads, transporting the matrix threads (in case of breakage), and also preheating, while the reinforcing fibers are impregnated. Before the second roller, the fibers are melted using a jet of hot air supplied from the nozzle 8, and the roller 7 (side) monolizes the melt, that is, the product is formed on the mandrel. After winding, the product is cooled and removed from the mandrel.
Пример. Процесс осуществлялся по схеме, изображенной на чертеже. Наматывали однонаправленные кольца стандартного размера (диаметр 150 мм, ширина 10 мм). Для намотки использовались нити поликапроамида и нити стекловолокна (состав ВМП). Технологические параметры процесса приведены в табл. 1. Определялись физико-механические характеристики полученных материалов (табл. 2). Example. The process was carried out according to the scheme depicted in the drawing. Unidirectional rings of standard size were wound (diameter 150 mm, width 10 mm). For winding, polycaproamide yarns and fiberglass yarns (VMP composition) were used. Technological process parameters are given in table. 1. The physicomechanical characteristics of the obtained materials were determined (Table 2).
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает одностадийный технологический процесс, что дает возможность, во-первых, повысить эксплуатационные характеристики композиционного материала в изделии, уменьшить энергоемкость процесса за счет значительного сокращения времени температурного воздействия на термопластичную матрицу, во-вторых, значительно увеличить производительность процесса за счет совмещения операций намотки заготовки, пропитки армирующих волокон и формования изделия. Thus, the proposed method provides a one-stage technological process, which makes it possible, firstly, to increase the operational characteristics of the composite material in the product, to reduce the energy consumption of the process due to a significant reduction in the time of temperature exposure to the thermoplastic matrix, and secondly, to significantly increase the productivity of the process due to Combining operations of winding a workpiece, impregnating reinforcing fibers and molding a product.
Литература
1. Волоконная технология переработки термопластичных композиционных материалов / Г.С. Головкин, В.А. Гончаренко, В.П. Дмитренко и др. Под ред. Г. С. Головкина.- М.: Изд-во МАИ, 1993, - 232 с.Literature
1. Fiber technology for processing thermoplastic composite materials / G.S. Golovkin, V.A. Goncharenko, V.P. Dmitrenko et al. Ed. G.S. Golovkina.- M .: Publishing House of the Moscow Aviation Institute, 1993, 232 p.
2. Пат. 2053124 РФ, МПК B 29 C 53/72. Способ изготовления композиционного изделия (прототип). 2. Pat. 2053124 RF, IPC B 29 C 53/72. A method of manufacturing a composite product (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98124006A RU2152306C1 (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98124006A RU2152306C1 (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2152306C1 true RU2152306C1 (en) | 2000-07-10 |
Family
ID=20214193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98124006A RU2152306C1 (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2152306C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697334C1 (en) * | 2018-06-21 | 2019-08-13 | Рустам Маратович Субханкулов | Method of making multilayer articles from polymer composite materials and machine for realizing the method |
| RU2750379C1 (en) * | 2020-06-10 | 2021-06-28 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева | Method for manufacture of sheets of polymer composite material |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2053124C1 (en) * | 1990-06-25 | 1996-01-27 | Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани | Method for manufacture of composition article |
-
1998
- 1998-12-30 RU RU98124006A patent/RU2152306C1/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2053124C1 (en) * | 1990-06-25 | 1996-01-27 | Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани | Method for manufacture of composition article |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Волоконная технология переработки термопластичных композиционных материалов. - М.: Издательство МАИ, 1993, с.8, 9, 188-191. * |
| ЦЫПЛАКОВ О.Г. Конструирование изделий из композиционно-волокнистых материалов. - Л.: Машиностроение, 1984. ЦЫПЛАКОВ О.Г. Научные основы технологии композиционно-волокнистых материалов. - Пермское книжное издательство, 1974. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697334C1 (en) * | 2018-06-21 | 2019-08-13 | Рустам Маратович Субханкулов | Method of making multilayer articles from polymer composite materials and machine for realizing the method |
| RU2750379C1 (en) * | 2020-06-10 | 2021-06-28 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева | Method for manufacture of sheets of polymer composite material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4010054A (en) | Thermoplastic filament winding process | |
| EP0361795B1 (en) | Process for continuously forming reinforced articles | |
| US4883552A (en) | Pultrusion process and apparatus | |
| EP0814916B1 (en) | Flexible low bulk pre-impregnated tow | |
| US4992229A (en) | Thermoplastic re-pultrusion | |
| US5626700A (en) | Method for forming reinforcing structural rebar by pultruding a core and molding thereover | |
| EP0300321A3 (en) | Method of manufacturing continuous fiber-reinforced thermoplastic prepregs and an apparatus for carrying out the same | |
| JP2017507045A (en) | Method for producing thermoplastic polymer pre-impregnated fiber material in a fluidized bed | |
| EP0423954A1 (en) | Thermoplastic matrix filament winding head | |
| CA2257514C (en) | Method of and apparatus for producing a composite web | |
| RU2152306C1 (en) | Method of manufacture of articles from thermoplastic composite materials by winding | |
| EP0207938B1 (en) | Method and apparatus for producing fiber-reinforced plastics bodies | |
| US20230120788A1 (en) | Prepreg tape slitting apparatus and method | |
| JP2000355629A (en) | Molding material impregnated with thermoplastic resin and its production | |
| US10543648B2 (en) | Processing arrangement and a method for producing a fiber-reinforced plastic component | |
| US11034102B2 (en) | Process arrangement and a method for producing a fiber-reinforced plastic component | |
| CN114800937A (en) | Continuous enhanced composite material producing apparatus and method in waterfall double-side spraying mold presoaking mode | |
| JP7352462B2 (en) | Resin film, thermoplastic carbon fiber prepreg, and manufacturing method thereof | |
| JPH06143273A (en) | Molding material and filament winding molded product | |
| RU2738529C1 (en) | Production line for composite long products and bent reinforcement elements | |
| Romagna et al. | Thermoplastic filament winding—An experimental investigation of the on-line consolidation of poly (ether imide) fit preforms | |
| CN115175811A (en) | Shaped composite carrier skin and method for high speed manufacturing thereof | |
| CN110757840A (en) | Processing method of composite material of resin and multilayer fiber material | |
| JPH02216237A (en) | Production of fibrous composite material | |
| SU981004A1 (en) | Method of producing reinforced articles |