Способ формования изделий из пластиков горячего отверждения

 

Сущность изобретения: при формовании изделия заготовку помещают в камеру формования, объем которой определяют из уравнения Ук (/д + Лэсн)., гдеХ/к-объем камеры формования, м , /д - первоначальный объем заготовки, м ; VQCH - объем оснастки , устанавливаемый с заготовкой в камеру формования, м ; К3 - коэффициент загрузки объема камеры формования, величину которого определяют из неравенства, указанного в описании. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ъ, О

loo 4 (21) 4822162/05, (22) 03,05.90 (46) 15,06;92. Бюл.¹22 (71) Днепровский научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) В.А.Цопа и B,А.Зубаткин (53) 678.027.94 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1388301, кл. В 29 С 43/20, 1986, Углеродные волокна, Под ред. С.Симамуры, Из-во "Мир" .M., 1987, с.86 — 90, Изобретение относится к способам формования изделий из пластиков горячего отверждения и может быть использовано в химической промышленности, машиностроении и других областях техники.

Известен способ прес ования изделий из пластиков горячего отверждения, включающий укладку материала заi отовки íà оправку, установку герметичной мембраны, разделяющей заготовку с источником давления — инертным газом, нагрев заготовки до температуры полимеризации материала заготовки с отсоединенным источником давления, создание давления прессования за счет температурного расширения газа, отверждение заготовки при нагревании и охлаждение.

Недостатками указанного способа является то, что в процессе формования происходит объемная усадка заготовки, которая приводит к увеличению газового объема в камере формования, и, следовательно, происходи1 падение давления формования, что

„„5U ÄÄ 1740187 А1

В 29 С 43/00, 43/54// В 29 L 9:00 (54) СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ

ПЛАСТИКОВ ГОРЯЧЕГО ОТВЕРЖДЕНИЯ (57) Сущность изобретения: при формовании изделия заготовку помещают в камеру формования, объем которой определяют из уравнения Чк = (Чд+ Чос ). Кз, где Чк — объем камеры формования, м; Чд — первоначальный объем заготовки, м; V — объем осна3. стки, устанавливаемый с заготовкой в камеру формования, м; К вЂ” коэффициент

3. загрузки объема камеры формования, величину которого определяют из неравенства, указанного в описании. 2 табл. ухудшает качество изготавливаемого изделия, Наиболее близким к описываемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ формования изделий из пластиков горячего отверждения методом автоклавного формования, включающий укладку материала заготовки на жесткую форму, установку диафрагмы, разделяющий заготовку с источником давления формования — инертным газом. помещение заготовки в камеру формования, создание давления формования с последующим нагревом до температуры отверждения заготовки, отверждение заготовки при нагревании и охлаждение заготовки, Изделия, изготовленные этим способом имеют высокое качество формуемой поВерхности и низкую пористость за счет обеспечения постоянной величины давления формования при нагреве заготовки. Однако, при нагреве заготовки в камере формования для обеспечения постоянной величины давления формования необходи1740187

1,5 =1,3 м,з, мо сбрасывать часть избыточного давления, вызванного тепловым расширением газа путем сброса нагретого газа в окружающую среду, что приводит к повышенному расходу инертного газа — азота и усложнению 5 способа, Целью изобретения является повышение технологичности способа и уменьшение расхода инертного газа.

Поставленная цель достигается тем, что 10 заготовку помещают в камеру формования, объем которой определяют из уравнения: д + чосн

» где V» — объем камеры формования, м, 15 з

Чд — первоначальный объем заготовки, м, з

Voñ — объем оснастки, устанавливаемый с заготовкой в камеру формования, м, Кз — коэффициент загрузки объема камеры формования, величину которого опре- 20 деляют из неравенства ссс,1» t — (1.1 сзе2)(272 1 i ) 1 +" ) (2!2» it I(1 +êîñ )- (1 +д172)(73 со) \ +2»»» кк) I 27 l . \ — (1» Л ес ) (272 I i ) (+ «t, ) (272+1»)+tt»» ) (1+сзес 1(Г221»)(1=»o» кс) где to — начальная температура нагрева 30 заготовки, равная температуре окружающей среды, С; то — конечная температура нагрева заготовки, равная температуре отверждения связующего, С; 35

Ку — коэффициент объемной усадки заготовки;

Косн коэффициент отношения объема оснастки к объему заготовки, равный 0,1 — 10; др) — допустимое относительное пони- 40 жение давления формования равное 0 — 0,1; др2 — допустимое относител ьное повышение давления формования равное 0 — 0.1; при коэффициенте объемной усадки заготовки, величину которого определяют из неравенства (1 - 222»* З П О 1.. — (1 + СЗ Е, ) (2 22 С t„j (1 + К„,. где Кз()໠— коэффициент максимальной загрузки камеры формования равный 0,95; др — допустимое относительное отклонение давления формования равное -0,1—

+0,1.

Пример 1. При изготовлении оболочки из пластика горячего отверждения на основе наполнителя из углеткани марки УТЛ (ТУ

88УССР 0-6280-81) и фенолоформальдегидного связующего марки ФН (ТУ 6-05-118775) с линейными размерами: внутренний диаметр 2000 мм, наружный диаметр 2200 мм, длина 1500 мм, производят послойную намотку ленты из углеткани марки УТЛ, пропитанной связующим марки ФН, на жесткую оправку, диаметр которой равен2000мми длина 1500 мм, до наружного диаметра заготовки равного 2260 мм, выбранного с учетом объемной усадки заготовки при ее формовании и того обстоятельства, что коэффициент объемной усадки заготовки (К)() при формовании для данного примера равен 0,3.

На заготовку устанавливают термостойкую диафрагму, разделя Ющую ее с источником давления — инертным газом — азотом, выполненную в виде эластичной оболочки из пленки полиамидной неориентированной марки Т (ТУ 6-19-255-84).

Заготовку устанавливают в камеру формования, объем которой определяют из уравнения д + осн

» где Ч» — объем камеры формования, м з.

Чд — первоначальный объем заготовки, м

5 a=

Носн объем оснастки, устанавливаемой с заготовкой в камере формования, M к 2 з

Чосн =, . 1,5=4,7 м (величиной объема, занимаемого разделительным элементом, пренебрегаем для данного примера из-за ее малой величины);

К вЂ” коэффициент загрузки объема камеры формования, определяемый из неравенства:

2272 +се — (1» 17е )(272.t-ttg («- »„,о) ()(-= )--г» )- : -.)( (2 12 r ttt — (1 + д е, ) (272 + 12 )|((1 I. r „Ä ) (27»+ t» Лс с- к с ) — (t +At)(2!3 +1„)! 1» ксо -е»7) где t — начальная температура нагрева заготовки, равная температуре окружающей среды, а именно 20 С;

t> — конечная температура нагрева заготовки, равная температуре отверждения связующего, а именно 155 С;

Ky — коэффициент объемной усадки заготовки, равный 0,3;

Косн — коэффициент отношения объема оснастки к объему заготовки, равный 3,6; др1 — допустимое относительное понижение давления формования, равное 0,1;

1740187

6 др2 — допустимое относительное повышение давления формования равное 0,1, т.е.

0,83 < Кз 1 0,9, В указанном интервале выбирают опти- 5 мальное значение коэффициента Кз = 0,865, тогда

1,3+47 =694

0,865

Создают давление в камере формования, равное 4,0 МПа, и производят нагрев заготовки до 155оС со скоростью 15 С/ч.

Затем отверждают заготовку и ри давлении 4,0 МПа и температуре 155 С в течение времени, взятого из расчета 10 мин на 1 мм толщины оболочки. Заготовку при нагреве и отверждении вакуумируют, По окончании отверждения заготовки производят сброс избыточного давления газа в камере формования и охлаждают заготовку до температуры окружающей среды,, Извлекают заготовку из камеры формования и направляют на последующую технологическую операцию, например 25 мехобработку.

Пример 2, Производят изготовление оболочки из того же наполнителя и связующего, с теми же линейными размерами и по той же технологической схеме, что в приме- 30 ре 1, только заготовку устанавливают в камеру формования, объем которой равен

Ч 1/д + Чосн 1,3 +4,7 7 23 3

Кз 0,83 при Кз = 0,83 (минимальное значение).

Пример 3. Производят изготовление углепла "тиковой оболочки из того же наполнителя и свя".ующего, с теми же линейными размерами и по той же технологической схеме, что в примере 1, только заготовку поме- 40 щают в камере формования, объем которой равен

Чд + (/o«1,3 + 417 6 67 3

К

0,9 при Кз = 0,9 (максимальное значение). 45

В табл.1 приведены значения коэффициентов загрузки объема камеры формованиЯ длЯ слУчаев, когда о= 20 С: tn = 155оС, Косн =0,1; 1,0; 10, Kg=0,01 — 0,6, д =-0,1;

0;+01.

Пример 4. При изготовлении стеклопластиковой оболочки на основе марки стеклоткани марки Т-10 (ГОСТ 19170-73) и эпоксидного связующего марки ЭДТ-10fl (ОСТ 92-0957-74) с теми же линейными размерами, что и в примере 1, производят те же технологические операции, как в примере 1.

При этом создают давление в камере формования, равное 0,3 МПа, и производят нагрев до температуры отверждения связующего равной 160 С. Для данного примера коэффициент объемной усадки заготовки равен 0,2, следовательно

1,5 =1,2 м

4,7

Косн = = 3,92.

1,2

Заготовку устанавливают в камеру формования, объем которой определяют из уравнения

1(д + /осн з при этом Кз определяют из неравенства (2 ) +1,)(! 1. ос ) — (1+д )(273+ он +ine «л

0,89 < Кз < 0,94 при Кз = 0,915

47+1,2 = 645 м

0,915

Пример 5. Производят изготовление оболочки по примеру 4, но выбирают Кз =

=0,89, следовательно заготовку устанавливают в камеру формования, объем которой равен

47+12 662 3

0,89

Пример 6. Производят изготовление оболочки по примеру 4, но выбирают Кз =

0,94, следовательно, заготовку устанавливают в камеру формования, объем которой равен

4,7 + "-2 = 6 28 мз

0,94

В табл. 2 приведены сравнительные характеристики способа в соответствии с настоящим изобретением и известного (по и рототи пу).

Как видно из табл.2, способ в соответствии с изобретением позволяет повысить технологичность способа и уменьшить расход инертного газа, Формула изобретения

Способ формования изделий из пластиков горячего отверждения„включающий укладку материала заготовки на жесткую форму, уста новку диафрагмы, разделяющей заготовку с источником давления формования — инертным газом, помещение заготовки в камеру формования, создание давления формования с последующим нагревом до температуры отверждения заготовки, отверждение заготовки при

1740187

tn — конечная температура нагрева заготовки, равная температуре отверждения связующего, С;

Ку — коэффициент объемной усадки за5 готовки;

Косн — коэффициент отношения объема оснастки к объему заготовки, равный 0,1 — 10; др1 — допустимое относительное понижение давления формования равное 0 — 0,1;

10 д + осн

I(:ç др2 — допустимое относительное повышение давления формования равное 0—

0,1, при коэффициенте объемной усадки заго"5 товки, величину которого определяют из неравенства (1 - катях) 273+то — (1+для )(273+о)) (1 4 кося)

Катях (+до ) Г273=тго ) (273+In (I +д82)("73+1о1," (1+коси

Т273 .Ь 1л ) (1 + Кося ) (1 + д Р2 ) (273 + го ) (1 + Кося Ку 273+In 1+де, )(273+, Я (1+к„.) (2 3+In 1+Коси) (1+дат)(273+IIII +Кося Куу), ГдЕ Кап(ах — КОЭффИцИЕНт МаКСИМаЛЬНОй загрузки камеры формования равный 0,95; где та — начальная температура нагрева др — допустимое относительное отклозаготовки Равнал темпеРатУРе окРУжающей 25 нение давления формования равное -0,1— среды, С; +0,1.

Таолица1

Ко, . и и Коси

1.0 я .я

1.0 д «О д -01 д -+0.1

999 I 998

906 (994.2 ,6 ,1 ,6 ,2 .б .7 ,4

99,3

98,6

9 7.2

95,8

94.5

93,2

92 G

99,0

98,1

96,2

94.4

92,7

91,0

89 4

Таблиц а2

Го азгтель я--.. - ° я р предлагаегяый способ Т

1 1 2 1 3 I 4 I 5 f 6 I 1 Т 2 3 (4 известный способ

Cn07(ине хтнсго р.

1 за(азоту) м 1120 ) 1120

1 (I ..:2 Jo ao I eo I ао I)600 7600 I 1600 I 120

Не требуется

Создание дополнительного даял давления в камере формования II газа в атмосферу ведение допол-, ельных опера-, ций для

1 билизации дав-, ления 1

Составитель А,Рожков

Редактор В.Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Максимишинец

Заказ 2039 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 нагревании и охлаждение заготовки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения технологичности способа и уменьшения расхода инертного газа, заготовку помещают в камеру формования, объем которой определяют из уравнения где V((— объем камеры формования, м; з.

Vä — первоначальный объем заготовки, м; з .

V«H — объем оснастки, устанавливаемой з, с заготовкой в камеру формования, м;

К3 — коэффициент загрузки объема камеры формования, величину которого определяют из неравенства

989

96.8

94.9

90.2

82,2

75,4

69,7

64.8

60.6

98,5

95.6

92.9

86,8

76.6

68,6

62,1

56.7

52.2

99,7

99.2

98,6

97.3

94.7

92,3

9C,О

87.8

85 7