PL B1. Sposób wytwarzania metodą infuzji elementów kompozytowych zwłaszcza o złożonej nadbudowie przestrzennej

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. B32B 37/02 ( ) B29C 70/06 ( ) B32B 5/28 ( ) (54) Sposób wytwarzania metodą infuzji elementów kompozytowych zwłaszcza o złożonej nadbudowie przestrzennej (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 05/13 (73) Uprawniony z patentu: WAWRZASZEK ISS SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ SPÓŁKA KOMANDYTOWO-AKCYJNA, Bielsko-Biała, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/14 (72) Twórca(y) wynalazku: MAREK ROKOWSKI, Sułkowice, PL MARCIN KŁUSAK, Żywiec, PL

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania metodą infuzji elementów kompozytowych zwłaszcza o złożonej nadbudowie przestrzennej. Znany jest sposób wytwarzania złożonych obiektów kompozytowych metodą infuzji, polegający na tym, że dokonuje się przydatnego technologicznie podziału skomplikowanego przestrzennie obiektu na oddzielne detale cząstkowe obiektu, mniej skomplikowane przestrzennie i technologicznie wykonalne metodą infuzji. Następnie wykonuje się dla każdego z tych detali cząstkowych obiektu, oddzielne i kompletne formy do wytwarzania kompozytowych detali metodą infuzji, z odtworzoną w gnieździe formy, jednej z powierzchni danego detalu a przeciwległa powierzchnia będzie formowana metodą infuzji. Każdy detal cząstkowy obiektu powinien mieć część kształtu powierzchni z przeznaczeniem na płaskie półki klejeniowe, na które będzie nakładana kompozycja kleju konstrukcyjnego i doklejany będzie następny detal cząstkowy obiektu. Wykonanie każdego z detali cząstkowych obiektu polega na ułożeniu w oddzielnego kształtu gnieździe formy, porowatego materiału konstrukcyjnego, składającego się z tkanin zbrojących i w miarę potrzeby z rdzeni z pianki perforowanej. Tak ułożony pakiet materiału konstrukcyjnego przykrywa się tkaniną delaminażową, siatką polipropylenową rozprowadzającą żywicę oraz nylonową przeponą foliową próżniową, uszczelnioną na całym obwodzie gniazda formy. Pod przeponą foliową próżniową na obwodzie gniazda formy bazowej umieszcza się przewody spiralne próżniowe, którymi za pomocą przewodu podciśnieniowego wytwarzane jest podciśnienie pod powierzchnią przepony foliowej próżniowej a przewodem doprowadzającym połączonym ze zbiornikiem żywicy zasysana jest kompozycja żywicy w porowate przestrzenie materiału konstrukcyjnego. Kompozycja żywicy po wniknięciu następnie w przestrzenie porowate materiałów konstrukcyjnych po utwardzeniu się, tworzy z materiałem konstrukcyjnym gotowy detal cząstkowy obiektu. Detale cząstkowe obiektu po naniesieniu na półki klejowe kompozycji kleju konstrukcyjnego, są kolejno trwale łączone złączem klejonym. Zadaniem wynalazku jest uproszczenie sposobu wytwarzania przez wyeliminowanie oddzielnego wykonywania metodą infuzji kolejnych elementów kompozytowych i następnie ich sklejanie w złożony obiekt przestrzenny oraz zmniejszenia ilości kompletnych form niezbędnych do formowania poszczególnych elementów kompozytowych składających się na skomplikowany obiekt przestrzenny o złożonej nadbudowie. Zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania metodą infuzji elementów kompozytowych zwłaszcza o złożonej nadbudowie przestrzennej, według którego kompozycja żywicy polimerowej podciśnieniowo zassana zostaje do przestrzeni utworzonej z warstw porowatych materiałów konstrukcyjnych stanowiących tkaniny zbrojące i rdzenie piankowe perforowane, ułożone w gnieździe formy bazowej i pokryte następnie, tkaniną delaminażową oraz siatką rozprowadzającą kompozycję żywicy a wszystko pokryte przeponą foliową próżniową, uszczelnioną na całym obwodzie gniazda formy bazowej, przy czym znajdującymi się pod przeponą foliową próżniową, na obwodzie gniazda formy bazowej przewodami spiralnymi próżniowymi połączonymi przewodem podciśnieniowym z pompą próżniową, zasysana kompozycja żywicy przewodem żywicy ze zbiornika żywicy, wnika w przestrzenie porowate materiałów konstrukcyjnych, po czym przez końcowe utwardzenie się całości uformowany zostaje trwały kompozytowy element bazowy podstawy charakteryzuje się tym, że po usunięciu z powierzchni górnej pierwszej utwardzonego elementu bazowego podstawy tkaniny delaminażowej wraz z pozostałym kompletem oprzyrządowania infuzyjnego, na tę powierzchnię górną pierwszą elementu bazowego podstawy pozostawionego w gnieździe formy bazowej, nakłada się najpierw oprzyrządowanie formujące cząstkowe najczęściej w postaci rdzeni piankowych perforowanych, stanowiących równocześnie materiał konstrukcyjny. Na to oprzyrządowanie formujące cząstkowe nakłada się warstwy materiałów konstrukcyjnych składające się z co najmniej kilku luźno nałożonych warstw tkaniny zbrojącej, po czym na tak uformowaną powierzchnię górną drugą materiałów konstrukcyjnych, nakłada się tkaninę delaminażową z uszczelnionym kompletem oprzyrządowania infuzyjnego oraz zasysa się podciśnieniowo kompozycję żywicy polimerowej do przestrzeni utworzonej z warstw porowatych materiałów konstrukcyjnych i realizuje się do końca zabiegi kompletnego procesu formowania metodą infuzji, kończąc zabiegiem utwardzenia uformowanego elementu kompozytowego nadbudowy. Zastosowanie sposobu według wynalazku pozwala na ograniczenie ilości kompletnych form do formowania metodą infuzji. Wykonuje się tylko jedną formę do formowania elementu bazowego podstawy, który najczęściej pozostawia się w gnieździe formy do czasu zakończenia nadbudowywania i łączenia trwale, kolejnych elementów kompozytowych. Najczęściej do formowania następnych elementów kompozytowych korzysta się z oprzyrządowań cząstkowych z pianki porowatej, stanowiących

3 PL B1 3 równocześnie materiał konstrukcyjny. Eliminuje się sklejanie poszczególnych gotowych elementów kompozytowych. Głównie korzyści wynikają ze znaczącego zmniejszenia pracochłonności wykonania oprzyrządowania do formowania poszczególnych elementów kompozytowych, eliminacja pracochłonnego klejenia, obniżenie wagi i kosztów produkcji wynikających z pominięcia wielu etapów klejenia elementów kompozytowych, do których był zużywany klej konstrukcyjny. Sposób według wynalazku zostanie bliżej objaśniony na podstawie przykładów realizacji przedstawionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia odcinek elementu bazowego podstawy w rzucie poziomym, fig. 2 - element bazowy podstawy w przekroju poprzecznym po linii A-A na fig. 1, fig. 3 - odcinek elementu kompozytowego nadbudowy z odcinkiem elementu bazowego podstawy w rzucie poziomym, fig. 4 - element kompozytowy nadbudowy z elementem bazowym podstawy w przekroju poprzecznym po linii B-B na fig. 3, fig. 5 - element kompozytowy schodkowy w rzucie poziomym, fig. 6 - element kompozytowy schodkowy składający się z rdzenia piankowego schodkowego i warstw tkanin zbrojących w przekroju poprzecznym po linii C-C na fig. 5, fig. 7 - schematycznie formę bazową z elementem bazowym podstawy i kompletem oprzyrządowania infuzyjnego w przekroju poprzecznym, fig. 8 - schematycznie formę bazową z elementem bazowym podstawy, i elementem kompozytowym nadbudowy oraz z kompletem oprzyrządowania infuzyjnego w przekroju poprzecznym, fig. 9 schematycznie formę bazową ze złączonymi trwale trzema nadbudowanymi elementami kompozytowymi pokrytymi kompletem oprzyrządowania infuzyjnego, w przekroju poprzecznym, fig schematycznie szczegół D na fig. 7 w powiększeniu wycinka elementu bazowego podstawy, fig schematycznie szczegół E na fig. 8 w powiększeniu wycinka elementu bazowego podstawy z elementem kompozytowym nadbudowy, fig. 12 przedstawia schematycznie szczegół F na fig. 9 w powiększeniu wycinka nadbudowanych i złączonych trzech nadbudowanych elementów kompozytowych. Sposób wytwarzania metodą infuzji zwłaszcza elementów kompozytowych o złożonej nadbudowie przestrzennej, polega na zassaniu podciśnieniowo kompozycji żywicy polimerowej do kolejno nadbudowywanych poziomów przestrzeni utworzonych z nakładanych na siebie kolejnych warstw porowatych materiałów konstrukcyjnych, stanowiących w miarę potrzeb rdzenie piankowe perforowane 6 i 15 oraz tkaniny zbrojące 7, ułożone w gnieździe formy bazowej 5 i pokryte następnie, tkaniną delaminażową 3 oraz siatką rozprowadzającą 10 kompozycję żywicy a wszystko pokryte jest od zewnątrz przeponą foliową próżniową 11, uszczelnioną na całym obwodzie gniazda formy bazowej 5. Znajdujące się pod przeponą foliową próżniową 11 na obwodzie gniazda formy bazowej 5 przewody spiralne próżniowe 12, za pośrednictwem przewodu doprowadzającego żywicę 13 i siatki rozprowadzającej 10 zasysają ze zbiornika żywicy 17, kompozycję żywicy w przestrzenie porowate materiałów konstrukcyjnych. Kompozycja żywicy po wniknięciu w przestrzenie porowate materiałów konstrukcyjnych oraz po utwardzeniu się w tych porowatych materiałach konstrukcyjnych, tworzy trwale uformowany kompozytowy element przestrzenny. W niniejszym przykładzie przedstawiającym realizację sposobu, na element bazowy podstawy 2 składający się z rdzenia piankowego perforowanego obłożonego warstwami tkanin zbrojących 7, po usunięciu z powierzchni górnej pierwszej 1 utwardzonego elementu bazowego podstawy 2 tkaniny delaminażowej 3, wraz z pozostałym kompletem oprzyrządowania infuzyjnego 4, nadbuduje się kolejno następne poziomy elementów kompozytowych, łącząc je każdorazowo metodą infuzyjną. Szczegółowy przebieg realizacji kolejnych etapów sposobu jest następujący; na powierzchnię górną pierwszą 1, pozostawionego w gnieździe formy bazowej 5 utwardzonego metodą infuzji elementu bazowego podstawy 2, nakłada się najpierw następne oprzyrządowanie formujące cząstkowe najczęściej w postaci rdzeni piankowych perforowanych 6, stanowiących równocześnie materiał konstrukcyjny. Na to oprzyrządowanie formujące cząstkowe nakłada się warstwy materiałów konstrukcyjnych składających się z co najmniej kilku luźno nałożonych warstw tkaniny zbrojącej 7, a następnie na tak uformowaną powierzchnię górną drugą 8 materiałów konstrukcyjnych nakłada się tkaninę delaminażową 3 z uszczelnionym kompletem oprzyrządowania infuzyjnego 4 oraz ponownie zasysa się podciśnieniowo kompozycję żywicy do przestrzeni utworzonej z warstw porowatych materiałów konstrukcyjnych i realizuje się do końca kolejno wszystkie poprzednio realizowane zabiegi kompletnego procesu formowania metodą infuzji, kończąc cykl zabiegów zabiegiem utwardzenia uformowanego elementu kompozytowego nadbudowy 9. Nadbudowywanie kolejnego elementu kompozytowego nadbudowy przykładowo elementu kompozytowego schodkowego 14, wymagającego uformowania z materiałów konstrukcyjnych jak rdzeń piankowy schodkowy 15 i warstwy tkaniny zbrojącej 7 a następnie trwałego złączenia z elementem kompozytowym nadbudowy 9 metodą infuzji, ma następujący przebieg; po usunięciu z powierzchni górnej drugiej 8 utwardzonego elementu kompozytowego nadbudowy 9, tkaniny delaminażowej 3 wraz z pozostałym kompletem oprzyrządowania

4 4 PL B1 infuzyjnego 4, na tę powierzchnię górną drugą 8 nakłada się najpierw oprzyrządowanie formujące cząstkowe, w tym przypadku mające postać rdzenia piankowego schodkowego 15, stanowiącego równocześnie materiał konstrukcyjny. Na to oprzyrządowanie formujące cząstkowe nakłada się warstwy materiałów konstrukcyjnych składających się z co najmniej kilku luźno nałożonych warstw tkaniny zbrojącej 7, a następnie na tak uformowaną powierzchnię górną następną 16 materiałów konstrukcyjnych nakłada się tkaninę delaminażową 3 z uszczelnionym kompletem oprzyrządowania infuzyjnego 4 oraz ponownie zasysa się podciśnieniowo kompozycję żywicy do przestrzeni utworzonej z warstw porowatych materiałów konstrukcyjnych i realizuje się do końca kolejno wszystkie poprzednio realizowane zabiegi kompletnego procesu formowania metodą infuzji, kończąc cykl zabiegów zabiegiem utwardzenia uformowanego elementu kompozytowego schodkowego 14, posadowionego na elemencie kompozytowym nadbudowy 9 i trwale z nim związanym. Kompozycja żywicy znajdująca się w zbiorniku żywicy 17 przewodem doprowadzającym żywicę 13 zasysana jest do siatki rozprowadzającej 10 i dalej zasysana jest do przestrzeni utworzonej z warstw porowatych materiałów konstrukcyjnych. Proces zasysania kompozycji żywicy umożliwia próżnia wytwarzana przez pompę próżniową 18 połączoną z przewodem spiralnym próżniowym 12. Zastrzeżenie patentowe Sposób wytwarzania metodą infuzji elementów kompozytowych zwłaszcza o złożonej nadbudowie przestrzennej, polegający na zassaniu podciśnieniowo kompozycji żywicy polimerowej do przestrzeni utworzonej z warstw porowatych materiałów konstrukcyjnych stanowiących tkaniny zbrojące i rdzenie piankowe perforowane, ułożone w gnieździe formy bazowej i pokryte następnie, tkaniną delaminażową oraz siatką rozprowadzającą kompozycję żywicy a wszystko pokryte przeponą foliową próżniową, uszczelnioną na całym obwodzie gniazda formy bazowej, przy czym znajdującymi się pod przeponą foliową próżniową, na obwodzie gniazda formy bazowej przewodami spiralnymi próżniowymi połączonymi przewodem podciśnieniowym z pompą próżniową, zasysana kompozycja żywicy przewodem żywicy ze zbiornika żywicy, wnika w przestrzenie porowate materiałów konstrukcyjnych, po czym przez końcowe utwardzenie się całości formuje się trwały kompozytowy element bazowy podstawy, znamienny tym, że po usunięciu z powierzchni górnej pierwszej (1) utwardzonego elementu bazowego podstawy (2) tkaniny delaminażowej (3), wraz z pozostałym kompletem oprzyrządowania infuzyjnego (4) na tę powierzchnię górną pierwszą (1) elementu bazowego podstawy (2) pozostawionego w gnieździe formy bazowej (5), nakłada się najpierw oprzyrządowanie formujące cząstkowe, najczęściej w postaci rdzeni piankowych perforowanych (6), stanowiących równocześnie materiał konstrukcyjny, po czym na to oprzyrządowanie formujące cząstkowe nakłada się warstwy materiałów konstrukcyjnych składające się z co najmniej kilku luźno nałożonych warstw tkaniny zbrojącej (7), a następnie na tak uformowaną powierzchnię górną drugą (8) materiałów konstrukcyjnych nakłada się tkaninę delaminażową (3) z uszczelnionym kompletem oprzyrządowania infuzyjnego (4) oraz zasysa się podciśnieniowo kompozycję żywicy polimerowej do przestrzeni utworzonej z warstw porowatych materiałów konstrukcyjnych i realizuje się do końca zabiegi kompletnego procesu formowania metodą infuzji, kończąc zabiegiem utwardzenia, uformowanie trwałego elementu kompozytowej nadbudowy (9).

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1

7 PL B1 7

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1

11 PL B1 11

12 12 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 4,92 zł (w tym 23% VAT)