Способ создания изделий из полимерных композиционных материалов с повышенными деформационными свойствами

Авторы патента:

КОСЕНКО Екатерина Александровна (BY)

B32B5/00 - Слоистые изделия, отличающиеся неоднородностью или физической структурой слоя (B32B 9/00-B32B 29/00 имеют преимущество)

B32B37/00 - Слоистые изделия или материалы, состоящие из плоских или объемных слоев, например из слоев ячеистой или сотовой структуры

Владельцы патента RU 2702544:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" (RU)

Изобретение относится к области конструкционных полимерных композиционных материалов на основе клеевых препрегов с волокнистым наполнителем и может быть использовано в машиностроении, авиастроении, судостроении при производстве объемных изделий. Способ создания изделий из полимерных композиционных материалов включает нанесение на поверхность оснастки разделительного состава (гелькоута) послойно в соответствии с заданной схемой армирования, выкладку раскроенных слоев клеевого препрега, нанесение на каждый слой клеевого препрега высоковязкого анаэробного полимерного материала с минимальным отступом от края формы равным 20-22 мм точечно по заданной схеме, выкладку замыкающего слоя клеевого препрега, укладку жертвенного слоя, устанавливку вакуумной трубки, покрытие сборки вакуумной пленкой, укладку уплотнительной ленты по краю формы и отверждение под вакуумом в течение 2-24 часов при температуре 20-60°С. Изобретение обеспечивает высокие деформационные свойства изделий из полимерных композиционных материалов: упругость и пластичность. 2 пр.

Изобретение относится к области конструкционных полимерных композиционных материалов на основе клеевых препрегов с волокнистым наполнителем из стеклоткани или углеродной ткани и может быть использовано в машиностроении, авиастроении, судостроении при производстве объемных изделий, например, корпусов машин и механизмов.

В последнее время объем применения клеевых препрегов расширяется. Препрег представляет собой термореактивную формовочную композицию, состоящую из армирующей ткани (волокна, ленты) и связующего, которая требует дальнейшего отверждения и перерабатывается в полимерный композиционный материал различными методами. Изделия из препрегов получают вручную или механизированным способом путем сборки заготовки с заданной схемой ориентации волокнистого наполнителя, которые затем формуют. В процессе формования происходит процесс отверждения связующего, которое из жидкого состояния переходит в твердое. После полного отверждения (этот процесс происходит в оснастке, в которой происходило формование), получают готовую деталь из полимерного композиционного материала.

Известен способ производства изделий с применением препреговой технологии заключающийся в нанесении на поверхность оснастки разделительного состава (гелькоута), послойно в соответствии с заданной схемой армирования выкладке раскроенных слоев препрега и последующем отверждении. (см. Баурова Н.И. Применение полимерных композиционных материалов при производстве и ремонте машин: учеб. пособие / Н.И. Баурова, В.А. Зорин. - М.: МАДИ, 2016. - 264 с.).

Недостатками известного способа является получение изделий из полимерных композиционных материалов с недостаточно высокими деформационными свойствами, такими как упругость и пластичность.

Достигаемым при использовании предлагаемого изобретения техническим результатом является обеспечение высоких деформационных свойств: упругости и пластичности при создании изделий из полимерных композиционных материалов на основе клеевых препрегов, содержащих не менее двух их слоев.

Технический результат достигается тем, что в способе создания изделий из полимерных композиционных материалов с повышенными деформационными свойствами, заключающемся в нанесении на поверхность оснастки разделительного состава (гелькоута), послойно в соответствии с заданной схемой армирования выкладке раскроенных слоев препрега и отверждении, между слоями клеевого препрега наносят высоковязкий анаэробный полимерный материал с минимальным отступом от края формы равным 20-22 мм точечно по заданной схеме, на замыкающий слой клеевого препрега в сборке укладывается жертвенный слой и устанавливается вакуумная трубка для подключения к вакуумному насосу. Сборку покрывают вакуумной пленкой, а по краю формы укладывают уплотнительную ленту, затем проводят отверждение под вакуумом в течение 2-24 часов при температуре 20-60°С.

Размещение между слоями клеевого препрега высоковязкого анаэробного полимерного материала с минимальным отступом от края формы равным 20-22 мм точечно по заданной схеме позволяет повысить деформационные свойства: упругость и пластичность изделия из ПКМ за счет наличия жидкой фазы (высоковязкого анаэробного полимерного материала) внутри твердой фазы (отвержденного клеевого препрега на основе волокнистого наполнителя из стеклоткани или углеродной ткани).

Величина отступа 20-22 мм выбрана из условия обеспечения монолитности края формуемого изделия (отсутствия пор в местах нанесения анаэробного материала и выхода высоковязкого анаэробного материала на кромки формируемого изделия из клеевого препрега)

Нанесение высоковязкого анаэробного полимерного материала точечно позволяет задавать зоны с повышенными деформационными свойствами в изделиях из ПКМ.

Схема армирования выбирается из условия обеспечения требуемых физико-механических свойств изделия из ПКМ и представляет собой относительное положение волокон в слоях клеевого препрега.

Количество слоев клеевого препрега в сборке не должно быть меньше двух, а максимальное количество слоев клеевого препрега в сборке определяется из условия обеспечения требуемых физико-механических свойств изделия из ПКМ и его толщины.

На замыкающий слой клеевого препрега в сборке укладывается жертвенный слой - это позволяет предотвратить загрязнения или повреждения поверхности клеевого препрега, обеспечения текстуры поверхности, не требующей специальной подготовки для дальнейшей работы, далее

Вакуумная трубка обеспечивает подключение к вакуумному насосу. Сборку покрывают вакуумной пленкой и по краю формы укладывают уплотнительную ленту затем проводят отверждение под вакуумом в течение 2-24 часов при температуре 20-60°С. Время и температура отверждения определяются в соответствии с требованиями к физико-механическим свойствам, приобретаемым изделием из ПКМ в процессе формования.

Предлагаемый способ позволяет обеспечить наличие жидкой фазы (высоковязкого анаэробного полимерного материала) внутри твердой фазы (отвержденного клеевого препрега на основе волокнистого наполнителя из стеклоткани или углеродной ткани), что существенно повышает деформационные свойства изделия.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом:

Предварительно подготовленная оснастка (из металла или силикона) покрывается разделительным составом (гелькоутом), после чего на нее вручную или механическим способом выкладывается первый слой клеевого препрега на основе тканного наполнителя из стеклоткани или углеродной ткани, далее на поверхность первого слоя выложенного на оснастку клеевого препрега точечно с минимальным отступом от края формы равным 20 мм по заданной схеме наносится высоковязкий анаэробный полимерный материал с последующей выкладкой на него второго слоя клеевого препрега на основе стеклоткани или углеродной ткани. При необходимости количество слоев клеевого препрега на основе стеклоткани или углеродной ткани с точечно нанесенным между ними высоковязким анаэробным полимерным материалом может быть увеличено с целью достижения заданных геометрических или прочностных свойств. На поверхность замыкающего слоя клеевого препрега высоковязкий анаэробный полимерный материал не наносится. На замыкающий слой клеевого препрега укладывается жертвенный слой, трубка для подключения к вакуумному насосу, и вакуумная пленка для формирования вакуумного мешка (при использовании некоторых видов препрегов на поверхность замыкающего слоя может быть уложена перфорированная пленка и слой впитывающего материала). В заключение но краю формы укладывается уплотнительная лента

Отверждение получаемых полимерных композиционных материалов на основе клеевых препрегов по предложенному способу осуществляется под действием вакуума при температуре от 20 до 60°С за время от 2 до 24 часов в зависимости от заданных прочностных характеристик готового изделия.

Предлагаемое изобретение далее поясняется примерами.

Пример 1

Примером реализации способа является изготовление защиты картера двигателя внутреннего сгорания автомобиля LADA Kalina. Перед началом выкладки вакуумного мешка необходимо подготовить оснастку (из металла или силикона), имеющую форму изготавливаемой защиты картера двигателя внутреннего сгорания и покрыть ее разделительным слоем (гелькоутом). Далее вручную или механизированным способом выполняется укладка на подготовленную оснастку первого слоя клеевого препрега из углеродной ткани, после чего на его поверхность по нитям основания по заданной схеме точечно наносится высоковязкий анаэробный полимерный материал. Расстояние от края формы до первой точки высоковязкого анаэробного полимерного материала должно составлять не менее 20 мм. На поверхность клеевого препрега с точечно нанесенным высоковязким анаэробным полимерным материалом укладывается второй слой клеевого препрега из углеродной ткани с последующим точечным нанесением на его поверхность высоковязкого анаэробного материала по нитям основания по заданной схеме. На поверхность второго слоя клеевого препрега с точечно нанесенным высоковязким анаэробным полимерным материалом укладывается третий слой клеевого препрега из углеродной ткани с последующим точечным нанесением на его поверхность высоковязкого анаэробного материала по нитям основания по заданной схеме. На поверхность третьего слоя клеевого препрега с точечно нанесенным высоковязким анаэробным полимерным материалом укладывается четвертый замыкающий слой клеевого препрега из углеродной ткани. Количество слоев клеевого препрега не должно быть меньше двух и может быть увеличено в зависимости от требований, предъявляемых к геометрическим и прочностным свойствам защиты картера двигателя внутреннего сгорания, изготовленной из полимерных композиционных материалов. На поверхность замыкающего слоя клеевого препрега укладывается жертвенный слой, на который укладывается трубка для подключения к вакуумному насосу и вакуумная пленка и формируется вакуумный мешок. По краю формы укладывается уплотнительная лента. Отверждение заготовки защиты картера двигателя внутреннего сгорания из полимерного композиционного материала с повышенными деформационными свойствами на основе клеевого препрега осуществляется под вакуумом при температуре 60°С в течение 2 часов.

В зависимости от схемы нанесения и количества высоковязкого анаэробного материала деформационные свойства получаемого данным способом изделия из ПКМ повышаются на 30-70%.

Пример 2

Примером реализации способа является изготовление демпфирующего элемента (бампера). Перед началом выкладки вакуумного мешка необходимо подготовить оснастку, имеющую форму изготавливаемого демпфирующего элемента и покрыть ее разделительным слоем (гелькоутом). Далее вручную или механизированным способом выполняется укладка на подготовленную оснастку первого слоя клеевого препрега из стеклоткани, после чего на его поверхность по нитям основания по заданной схеме точечно наносится высоковязкий анаэробный полимерный материал. Расстояние от края формы до первой точки высоковязкого анаэробного полимерного материала должно составлять не менее 20 мм. На поверхность клеевого препрега с точечно нанесенным высоковязким анаэробным полимерным материалом укладывается замыкающий слой клеевого препрега из стеклоткани. Количество слоев клеевого препрега не должно быть меньше двух и может быть увеличено в зависимости от требований, предъявляемых к геометрическим и прочностным характеристикам демпфирующего элемента (бампера), изготовленного из полимерных композиционных материалов. На поверхность замыкающего слоя клеевого препрега укладывается жертвенный слой, на который укладывается трубка для подключения к вакуумному насосу и вакуумная пленка и формируется вакуумный мешок. По краю формы укладывается уплотнительная лента. Отверждение заготовки демпфирующего элемента (бампера) из полимерного композиционного материала с повышенными деформационными свойствами на основе клеевого препрега осуществляется под вакуумом при температуре 20°С в течение 6-24 часов в зависимости от марки препрега.

Таким образом, преимуществами данного способа является создание изделий из полимерных композиционных материалов с повышенными деформационными свойствами: упругостью и пластичностью за счет точечно нанесенного высоковязкого анаэробного полимерного материала между слоями клеевого препрега на основе волокнистого наполнителя из стеклоткани или углеродной ткани с последующим отверждением под вакуумом при температуре 20-60°С в течение 2-24 часов.

Способ создания изделий из полимерных композиционных материалов с повышенными деформационными свойствами, заключающийся в нанесении на поверхность оснастки разделительного состава (гелькоута), послойно в соответствии с заданной схемой армирования выкладке раскроенных слоев препрега и отверждении, отличающийся тем, что в нем между слоями клеевого препрега наносят высоковязкий анаэробный полимерный материал с минимальным отступом от края формы, равным 20-22 мм, точечно по заданной схеме, на замыкающий слой клеевого препрега в сборке укладывают жертвенный слой и устанавливают вакуумную трубку для подключения к вакуумному насосу, затем сборку покрывают вакуумной пленкой, а по краю формы укладывают уплотнительную ленту, после чего проводят отверждение под вакуумом в течение 2-24 часов при температуре 20-60°С.

Изобретение относится к не имеющей перфорации армированной растягивающейся пленке, которая включает пленочную основу, толщина которой составляет от 3 до 18 мкм, и от 5 до 100 армирующих полос, зафиксированных на по меньшей мере одной поверхности пленочной основы, где ширина каждой из армирующих полос, независимо от других, составляет от 1 до 17 мм.

Промежуточная пленка для многослойного стекла, рулонное изделие, многослойное стекло, способ изготовления промежуточной пленки для многослойного стекла и способ изготовления рулонного изделия // 2700387

Изобретение относится к промежуточной пленке для многослойного стекла. Пленка имеет множество углублений и множество выпуклостей по меньшей мере на одной поверхности.

Лентовидный сухой волокнистый армирующий материал // 2700060

Изобретение относится к области волокнистых армирующих материалов - волокнистых наполнителей или заготовок для композитного материала и касается лентовидного сухого волокнистого армирующего материала.

Порционная капсула с трехслойным нетканым материалом // 2698516

Предлагается порционная капсула для приготовления напитка, имеющая корпус капсулы с дном капсулы и стороной заполнения, причем между дном капсулы и стороной заполнения выполнена полость для размещения порошкообразного или жидкого субстрата напитка, и причем между субстратом напитка и дном капсулы расположен фильтрующий элемент, причем фильтрующий элемент включает в себя имеющий открытые поры войлок и/или нетканый материал и причем войлок и/или нетканый материал в обращенной к субстрату напитка первой области имеет средний первый размер пор, а в обращенной ко дну капсулы второй области имеет средний второй размер пор, причем первый размер пор меньше, чем второй размер пор.

Селективно ослабленные растянутые пленки // 2696374

Изобретение относится к композитным изделиям. Описана пленка для композитного изделия, содержащая: неослабленную часть (140); и ослабленную часть (160), имеющую по меньшей мере одну характеристику из таких характеристик, как прочность на растяжение, модуль упругости при растяжении и предельная деформация, которая хуже, чем характеристика неослабленной части (140), причем пленка является гофрированной пленкой (204), имеющей поперечное сечение гофрированной формы.

Огнезащитная подкладка для мягкой мебели // 2691293

Огнезащитная подкладка для мягкой мебели, содержащая многослойный материал, в котором кардочесанный нетканый войлок, содержащий огнезащитные волокна, термически соединен с тонким кардочесанным нетканым верхним слоем.

Мат и гипсовые панели, подходящие для влажных или сырых зон // 2689751

Изобретение относится к волокнистому облицовочному мату для получения гипсовой панели, к гипсовой панели, содержащей указанный облицовочный мат, и к системе, содержащей указанную гипсовую панель.

Пластинчатый конструктивный элемент с внешней мембраной // 2685213

Группа изобретений относится к пластинчатому конструктивному элементу (100, 100') слоистой структуры, способу изготовления пластинчатого конструктивного элемента и к применению покровного слоя к пластинчатому конструктивному элементу.

Декоративные облицовочные покрытия, не содержащие поливинилхлорид // 2681900

Изобретение относится к декоративному облицовочному покрытию, не содержащему поливинилхлорид (ПВХ). Декоративное облицовочное покрытие включает упрочненный слой, содержащий носитель, пропитанный не содержащей ПВХ пастой.

Сегментированные гелевые композиты и жесткие панели, изготовленные из них // 2676289

Настоящее изобретение относится к армированным гелевым композитам, к способу их получения и к жестким панелям, изготовленным из таких гелевых композитов. Использование сегментированных волокнистых и из пенопласта с открытыми порами армирований и предшественников геля позволяет получить рулонные изоляционные продукты на основе аэрогелей, которые являются достаточно эластичными для наматывания, и при разматывании могут быть плоско вытянуты и переработаны в жесткие панели с использованием адгезивов.

Пленка промежуточного слоя для ламинированного стекла и ламинированное стекло // 2700354

Изобретение относится к пленке промежуточного слоя для ламинированного стекла. Пленка имеет многослойную структуру, включающую в себя люминесцентный слой, а также полимерный слой по меньшей мере на одной поверхности люминесцентного слоя.

Способ получения гибридных композитных материалов с электропроводящим покрытием // 2699120

Изобретение относится к способу получения конструкционных слоистых композитных материалов на основе препрегов из стеклоткани либо углеткани, пропитанных отверждаемым полимером и может найти применение при изготовлении фюзеляжей в авиационной и аэрокосмической технике, а также композитных изделий другого назначения, к прочностным и защитным свойствам которых предъявляются высокие требования.

Процесс и состав для присоединения пенокерамики с сохранением структурных и физических характеристик по поверхности сцепления // 2698658

Группа изобретений относится к керамическому связующему материалу, к композиционной структуре, включающей связующий материал, и к способу формирования отвержденной керамической структуры.

Промежуточная пленка для многослойного стекла и многослойное стекло // 2696734

Изобретение относится к промежуточной пленке и к многослойному стеклу, содержащему указанную промежуточную пленку. Промежуточная пленка для многослойного стекла, с помощью которой может оказаться затруднительным образование зазора, обусловленного отсутствием промежуточной пленки, в листе многослойного стекла.

Устройство для формования армированных волокнами композиционных элементов // 2696438

Изобретение относится к устройству для формования армированных волокнами композиционных элементов. Описано устройство для формования армированных волокнами композиционных элементов, включающее: первую форму, имеющую полость, которая приводится в контакт с препрегом, выполненным из тканого волокнистого полотна, пропитанного смолой, вторую форму, которая, в состоянии смыкания форм, прижимает ламинированные листы препрега к полости первой формы, и нагревательную систему для нагревания смолы в препреге через первую форму и вторую форму, и выполненное с возможностью формования армированного волокнами композиционного элемента из ламинированных листов препрега посредством приложения давления в процессе нагревания смолы в препреге между первой формой и второй формой с помощью нагревательной системы, причем первая форма снабжена предотвращающей теплоотвод из полости частью, которая предотвращает теплоотвод к окружению полости в процессе нагревания смолы в препреге, вторая форма имеет сердцевину, которая в состоянии смыкания форм взаимодействует с полостью в первой форме, в результате чего ламинированные листы препрега прижимаются к полости, и снабжена предотвращающей теплоотвод из сердцевины частью, которая предотвращает теплоотвод к окружению сердцевины в процессе нагревания смолы в препреге, и полость в первой форме, а также сердцевина второй формы имеют формовочную поверхность, разделенную на множество областей, первая форма, а также вторая форма имеют множество нагревательных ячеек, соответствующих множеству областей и открытых на стороне, противоположной формовочной поверхности, внутри каждой нагревательной ячейки расположен нагреватель, предотвращающая теплоотвод из полости часть содержит предотвращающие теплоотвод ячейки, образованные в первой форме и окружающие множество нагревательных ячеек и нагревателей, расположенных внутри предотвращающих теплоотвод ячеек, и предотвращающая теплоотвод из сердцевины часть содержит предотвращающие теплоотвод ячейки, образованные во второй форме и окружающие множество нагревательных ячеек и нагревателей, расположенных внутри предотвращающих теплоотвод ячеек.

Композиционный пьезоматериал и способ его изготовления // 2695917

Изобретение относится к композиционным пьезоматериалам (КПМ) и может быть использовано для изготовления гидроакустических приёмников, датчиков медицинской ультразвуковой диагностики, эмиссионного контроля, дефектоскопов и других объёмно-чувствительных пьезопреобразователей, а также к технологии изготовления этих материалов.

Способ изготовления пластмассовой съемной детали транспортного средства // 2695185

Изобретение относится к области автомобильной промышленности, в частности к художественному оформлению конструктивных элементов, и касается способа изготовления полимерной съемной детали транспортного средства с декоративным элементом.

Промежуточная пленка для многослойного стекла и многослойное стекло // 2691796

Изобретение относится к промежуточной пленке для многослойного стекла. Промежуточная пленка для многослойного стекла включает два или более полимерных слоев, ламинированных друг с другом.

Способ получения наноразмерных ворсистых материалов // 2690816

Способ по изобретению относится к области изготовления сухих адгезивов для создания достаточно прочной связи между поверхностями соединяемых тел, когда на поверхности как минимум одного тела создается массив отдельно стоящих ворсинок.

Композитные материалы с высокой удельной электрической проводимостью в z-направлении // 2702556

Изобретение относится к области получения композитных материалов для использования в аэрокосмической промышленности и касается композитных материалов с высокой удельной электрической проводимостью в z-направлении. Отверждаемый композитный материал включает два или более слоев армирующих углеродных волокон, которые заливают или импрегнируют отверждаемой матричной смолой, и межслойную область, содержащую по меньшей мере проводящие наноразмерные частицы, в частности углеродные нанотрубки, диспергированные во всем объеме матричной смолы, и нетканую углеродную вуаль. Вуаль погружают в отверждаемую матричную смолу в межслойной области. Проводящие наноразмерные частицы и нетканая углеродная вуаль являются единственными проводящими компонентами в межслойной области. Согласно еще одному варианту исполнения межслойная область дополнительно содержит полимерные упрочняющие частицы. Также раскрыт способ изготовления композитных материалов и структур. Изобретение обеспечивает повышение удельной электрической проводимости армированных волокнами полимерных композитов, чтобы удовлетворять требованиям к защите самолета от удара молнии. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 8 ил., 9 табл.