Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ изготовления герметичных труб из стеклопластика

Классы МПК:B29C70/44 с использованием изостатического давления, например разности давления, вакуумного мешка, автоклавного формования, формования расширяющейся резиной
B29D23/00 Изготовление трубчатых изделий
B28B21/48 при обертывании, например навивании материала на оправки 
B32B7/10 с одним или двумя слоями, обладающими клейкими свойствами или воздействующими друг на друга 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-12-22
публикация патента:

Изобретение относится к изготовлению стеклопластиковых труб с повышенной герметичностью и может быть использовано в самолето- и судостроении, в химической, нефтехимической промышленности. На оправку наматывают пленочный клей ВК-36 на основе эпоксидной смолы, а формирование слоев стеклопластика осуществляют путем совмещения процесса вакуумной пропитки стеклоткани пленочным клеем с одновременным формованием получаемого стеклопластика из чередующихся слоев стеклоткани и пленочного клея, при обеспечении объемного содержания клея в материале 45-50%. При этом процесс осуществляют при давлении 0,085-0,095 МПа, в течение 30-40 минут при температуре 65-70°С и далее в течение 100-120 минут при температуре 170°С. Технический результат заключается в повышении герметичности трубы, упрощении технологии их изготовления и улучшении условий труда. 1 ил., 1 табл.

Рисунки к патенту РФ 2489259

способ изготовления герметичных труб из стеклопластика, патент № 2489259

Изобретение относится к изготовлению стеклопластиковых труб с повышенной герметичностью и может быть использовано для изготовления трубопроводов систем кондиционирования летательных аппаратов, в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известны способы изготовления труб намоткой или выкладкой предварительно пропитанной связующим стекло- или углеткани, жгутов, волокон с последующим отверждением связующего в автоклавах или термопечах, где формуется пакет («сухой способ»), а также «мокрый способ», когда армирующий материал смачивается связующим непосредственно перед укладкой (чаще при намотке) на оправку (см. Композиционные материалы: Справочник / В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин и др.; под ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. - М.: Машиностроение, 1990. - 512 с; Расчет и рациональное проектирование криволинейных труб из армированных пластиков: монография / В.П. Багмутов, В.Н. Тышкевич, В.Б. Светличная, ВПИ (филиал) ВолгГТУ. - Волгоград, 2008. - 158 с.).

Обеспечить высокую сплошность и герметичность материала в этих способах возможно вакуумированием на этапе пропитки, что достаточно сложно технически. Кроме того, в обоих случаях производственным рабочим приходится работать с вредными веществами - компонентами связующих.

Известны способы изготовления стеклопластиковых труб с герметизирующим внутренним слоем из термопластичной пленки, заключающиеся в намотке на оправку термопластичной пленки, спекания ее и последующего формования на полученной основе стеклопластикового слоя. В качестве герметизирующего слоя используют полиэтиленовую, полипропиленовую, поливинилхлоридную пленки, пленки на основе сополимера акрилонитрилбутадиенстирола и др. (см. Маллиносон Дж. Применение изделий из стеклопластиков в химических производствах. - М.: Химия, 1973, с. 85-88).

Однако известные способы не обеспечивают достаточной герметичности труб из-за непрочного соединения облицовочного материала в местах нахлестки и со стеклопластиковым слоем.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления герметичных труб из стеклопластика, заключающийся в намотке на оправку термопластичной пленки, обработке ее растворителем со средней растворяющей способностью и приформовке к ней слоев конструкционного стеклопластика на основе инициированного ненасыщенного полиэфирного связующего с последующим отверждением и дополнительной обработке мест нахлеста термопластичной пленки инициированным ненасыщенным полиэфирным связующим (см. А.С. № 854736 СССР, МПК В 2923/12 Способ изготовления герметичных труб из стеклопластика / Н.Г. Нестеров, 3.П. Язон, А.Л. Тарасова, В.М. Козин. Опубликовано 15.08.1981. Бюллетень № 20).

Этот способ позволяет обеспечить герметичность соединения термопластичной пленки в местах нахлеста, но достаточной герметичности труб не обеспечивается. Кроме того, из-за использования растворителя этот способ характеризуется сложностью технологии и ухудшенными санитарно-гигиеническими условиями труда.

Технический результат - повышение герметичности труб, упрощение технологии их изготовления и улучшение условий труда.

Поставленный технический результат достигается тем, что в качестве пленки используют пленочный клей ВК-36 на основе эпоксидной смолы, а формирование слоев стеклопластика осуществляют путем совмещения процесса вакуумной пропитки стеклоткани пленочным клеем с одновременным формованием получаемого стеклопластика из чередующихся слоев стеклоткани и пленочного клея, при обеспечении объемного содержания клея в нем 45-50%; при этом процесс осуществляют при давлении 0,085-0,095 МПа, в течение 30-40 минут при температуре 65-70°С и далее в течение 100-120 минут при температуре 170°С.

Использование пленочного клея на основе эпоксидной смолы в качестве связующего позволяет упростить технологический процесс, уменьшить время изготовления труб и улучшить условия труда потому, что исключаются операции намотки на оправку термопластичной пленки, обработки ее растворителем и обработки связующим мест нахлеста. В предлагаемом способе не используется жидкое связующее и растворитель, что уменьшает содержание вредных летучих компонентов на рабочих местах.

В технологических рекомендациях, технической и патентной литературе нет решений по использованию пленочных клеев в качестве связующего в армированных материалах. В существующих технологических рекомендациях и справочной литературе пленочный клей ВК-36 (ТУ 1-596-389-96) применяется для склейки различных материалов, в том числе полимерных композиционных материалов.

Совмещение процессов вакуумной пропитки и формования сокращает время изготовления труб; обеспечивает равномерную пропитку клеем слоев стеклоткани, сплошность и герметичность материала.

Давление, температурный и временной режимы в предлагаемом способе:

давление 0,085-0,095 МПа, выдержка 30 минут при температуре 65-70°С, необходимы для равномерной пропитки клеем слоев стеклоткани с общей толщиной слоев не более 5 мм; давление 0,085-0,095 МПа, выдержка 100-120 минут при температуре 170°С, необходимы для полного отверждения пленочного клея, обеспечения сплошности и герметичности материала.

Ограничение объемного содержания клея в материале 45-50% обусловлено тем, что увеличение объемного содержания клея как связующего приводит к снижению прочности стеклопластика (оптимальным в отношении прочности стеклопластика считается содержание связующего в пределах 30-35% (см. Композиционные материалы: Справочник / В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин и др.; под общей ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского - М.: Машиностроение, 1990, 512 с.)), а уменьшение объемного содержания клея как связующего ниже рекомендованного уровня снижает герметичность материала и качество наружной и внутренней поверхности изделия из-за нарушения сплошности материала, некачественной пропитки. Таким образом, предлагаемый способ, как объект изучения, по мнению авторов, соответствует критерию «существенные отличия».

Совокупность предлагаемых компонентов и режимов для формования герметичных труб из стеклопластика позволяет повысить герметичность материала, упростить технологию, обеспечить возможность изготовления деталей сложной формы, улучшить условия труда производственных рабочих.

Предлагаемый способ на примере изготовления трубы графически проиллюстрирован на фиг. 1, где 1 - металлическая оправка, 2 - антиадгезионный слой, 3 - пленочный клей ВК-36, 4 - армирующий материал (4 слоя стеклоткани Э1-100, ГОСТ 19907-83), 5 - фторопластовая лента, 6 - дренажный слой, 7 - вакуумный мешок. Элементы позиций 2, 5, 6, 7 - необходимые для обеспечения типового технологического процесса.

Процесс изготовления тонкостенных труб предлагаемым способом состоит из следующих операций. На металлическую оправку наружным диаметром 60 мм, имеющую конусность для обеспечения съема готового изделия, наматывается фторопластовая лента шириной 60 мм с нахлестом 5 мм. Затем наматывается встык слой ленты пленочного клея ВК-36 толщиной способ изготовления герметичных труб из стеклопластика, патент № 2489259 =0,2 мм и шириной 60 мм. На клеевой слой наматывается полотном 4 слоя стеклоткани Э1-100, на которые затем наматывается слой ленты пленочного клея (направление намотки противоположно направлению первого слоя клея). Толщина слоев должна быть не более 5 мм. Далее выполняются действия типового технологического процесса: на слой клея наматывается фторопластовая лента и укладывается дренажный слой, после чего формирующийся стеклопластик помещается в вакуумный мешок и далее в термопечь.

Совмещенный процесс пропитки и формования осуществляют при давлении 0,085-0,095 МПа, в течение 30-40 минут при температуре 65-70°С и далее в течение 100-120 минут при температуре 170°С.

Испытание на герметичность стеклопластиковых труб проводилась методом «аквариума» (А.В. Чернышов. «Технология монтажа и испытаний бортовых систем ЛА», М.: Машиностроение, 1977, с.198, 204) путем погружения образцов в водяную ванну, создания в образцах избыточного давления воздухом и замером объема пузырькового газовыделения по поверхности образцов.

Количественная величина герметичности при постоянном давлении испытаний оценивалась согласно зависимости

способ изготовления герметичных труб из стеклопластика, патент № 2489259

где GГП - уровень герметичности;

VП - объем собранных в воронке пузырьков воздуха;

SП - площадь поверхности трубы;

t - время испытаний.

Полученные в ходе испытаний результаты представлены в табл. 1.

Результаты испытаний позволяют сделать заключение о том, что заявляемый способ изготовления тонкостенных стеклопластиковых труб обеспечивает высокую герметичность материала труб по воздуху до 0,3 МПа.

Испытывались стеклопластиковые трубы с размерами: длина 500-700 мм, диаметр - 60 мм, изготовленные намоткой следующих структур:

Тип 1: двухслойная намотка стеклоткани ТС-10 ГОСТ 18170-79 на основе полиэфирного связующего;

Тип 2: дополнительно приформован внутренний слой термопластичной пленки (прототип);

Тип 3: образцы, изготовленные по предлагаемому в заявке способу: 4 слоя стеклоткани Э1-100 и чередующиеся слои пленочного клея ВК-36.

Таблица 1

Результаты испытаний труб на герметичность, л/см2 с.
Тип трубыДавление испытаний, МПа
способ изготовления герметичных труб из стеклопластика, патент № 2489259 0,020,17 0,30
Тип 1 0,020- -
Тип 2 -0,570·10-5 -
Тип 3 000

Таким образом, предлагаемый способ изготовления герметичных труб из стеклопластика позволяет повысить герметичность труб, упростить технологию их изготовления и улучшить условия труда.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ изготовления герметичных труб из стеклопластика, включающий намотку на оправку пленки и приформовку к ней слоев стеклопластика, отличающийся тем, что в качестве пленки используют пленочный клей ВК-36 на основе эпоксидной смолы, а формирование слоев стеклопластика осуществляют путем совмещения процесса вакуумной пропитки стеклоткани пленочным клеем с одновременным формованием получаемого стеклопластика из чередующихся слоев стеклоткани и пленочного клея, при обеспечении объемного содержания клея в нем 45-50%, при этом процесс осуществляют при давлении 0,085-0,095 МПа, в течение 30-40 мин при температуре 65-70°С и далее в течение 100-120 мин при температуре 170°С.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2489259

patent-2489259.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B29C70/44 с использованием изостатического давления, например разности давления, вакуумного мешка, автоклавного формования, формования расширяющейся резиной

Патенты РФ в классе B29C70/44:
способ автоклавного формования и устройство для автоклавного формования -  патент 2514934 (10.05.2014)
способ изготовления кожухообразных изделий из композитов -  патент 2513405 (20.04.2014)
способ и устройство для производства цилиндрических конструктивных компонентов -  патент 2488488 (27.07.2013)
способ по меньшей мере частичного восстановления или замены усиливающего элемента конструкции из волокнистого композита и соответствующее соединительное устройство -  патент 2487799 (20.07.2013)
способ изготовления профиля из волоконного композиционного материала -  патент 2482965 (27.05.2013)
способ усиления компонента из волокнистого композита и вакуум-мат и устройство для производства усиленного компонента из волокнистого композита -  патент 2480336 (27.04.2013)
способ изготовления волокнистых композитов вакуумной инфузией и устройство для осуществления способа -  патент 2480335 (27.04.2013)
способ изготовления изделий из волокнистого полимерного композиционного материала поверхностным инфузионным процессом и устройство для осуществления способа -  патент 2480334 (27.04.2013)
способ формования заготовки -  патент 2479424 (20.04.2013)
способ и устройство для изготовления секций отсека фюзеляжа воздушного судна из волоконных композиционных материалов -  патент 2466867 (20.11.2012)

Класс B29D23/00 Изготовление трубчатых изделий

Патенты РФ в классе B29D23/00:
способ изготовления трубопровода с теплоизоляцией, трубопровод и установка для изготовления трубопровода -  патент 2527783 (10.09.2014)
способ и устройство для изготовления коротких резинокордных компенсаторных вставок -  патент 2525310 (10.08.2014)
способ формования длинномерных профилей замкнутой конфигурации из полимерных композиционных материалов и устройство для осуществления этого способа -  патент 2518604 (10.06.2014)
способ изготовления фильтрующего элемента для очистки текучей среды и способ очистки текучей среды -  патент 2504952 (27.01.2014)
линия для изготовления теплоизолированной гибкой трубы -  патент 2494870 (10.10.2013)
способ для производства термопластичной гофрированной трубы с двойными стенками, имеющей соединительную муфту -  патент 2472620 (20.01.2013)
способ изготовления улучшенной трахеостомической трубки с баллонной манжетой -  патент 2469857 (20.12.2012)
способ изготовления изделий круглого сечения путем навивки из ленточного материала -  патент 2469856 (20.12.2012)
способ изготовления предохранительной детали для защиты внутренней и наружной поверхности концов трубы -  патент 2466020 (10.11.2012)
способ изготовления эластичных трубчатых изделий, армированных спиралью жесткости -  патент 2460645 (10.09.2012)

Класс B28B21/48 при обертывании, например навивании материала на оправки 

Класс B32B7/10 с одним или двумя слоями, обладающими клейкими свойствами или воздействующими друг на друга 


Наверх