CZ25664U1 - Sestava formy pro vakuové lisování dílců z polymemích kompozitů - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.

CZ 25664 Ul

Sestava formy pro vakuové lisování dílců z polymerních kompozitů

Oblast techniky

Technické řešení se týká sestavy formy pro vakuové lisování dílců z polymerních kompozitů, zejména pak kompozitů na bázi reaktoplastové matrice obsahující dispergované částice alespoň jednoho plniva a/nebo vloženou alespoň jednu vrstvu výztužného materiálu.

Dosavadní stav techniky

Technologie vakuového lisování využívající vakuum při výrobě dílců z kompozitů, využívá jednorázovou fólii, která umožňuje aplikaci vakua u jednodílné formy. Jednorázové fólie se většinou vyrábějí z PA (nylonu), PE, Pl a PTFE (zejména pro vysoké vytvrzovací teploty). Materiál se volí podle druhu matrice, teploty použití nebo složitosti výrobku. Při výběru těchto fólii je nutné zohledňovat, zejména chemickou odolnost a kompatibilitu s vakuovanými materiály a matricemi, a technologií stanovený teplotní režim. Tloušťky vakuovacích fólií se pohybují od 25 do 50 pm.

Při vakuovém lisování pomocí pružných fólií, se používají dva základní způsoby vakuování. První z nich je plošné vakuování, při němž se technologické materiály kladou na jednu stranu formy, a následně pak i vakuové lisování probíhá na této jedné straně formy. Fólie se v tomto případě na formu upevňuje např. pomocí oboustranné těsnící pásky. Tento způsob je ale časově náročný a vyžaduje kvalifikovaný personál, který zvládne poměrně složité upevňování fólie. Po ukončení cyklu navíc putuje fólie i těsnící páska do odpadu.

Druhou možností je vakuově lisovat materiály spolu s formou přímo ve vakuovacím rukávu v tomto případe je celá forma „obalena“ ve vakuovací fólii. Tento způsob vakuování se využívá u malých a velmi složitých výrobcích, s dělenými formami (sportovní průmysl, medicínské aplikace). Naproti tomu první zmíněný způsob se využívá hlavně u jednodušších a velkoplošných výrobků (dopravní průmysl, průmysl kolejových vozidel, stavba lodí, výroba forem).

Odvod vzduchu a přítlak se vyvozuje relativně malým podtlakem cca 0,03 MPa až 0,09 MPa a jeho volba závisí na zvolené zpracovatelské technologii. Ve většině případů pak dovytvrzování ve vakuované formě probíhá při pokojové teplotě. Samotný proces vakuování by měl probíhat nejméně polovinu vytvrzovací doby. Nutným pomocným zařízením je vakuometr pro kontrolu hodnoty podtlaku, resp. podtlakový spínač, který kontroluje stav vakua a při poklesu zapne kompresor a dorovná hodnotu podtlaku na požadovanou hodnotu.

Technika vakuování materiálů pomocí pružných fólií převažuje při výrobě kompozitů v porovnání s ostatními druhy výrobních technologií, využívajícími pružné membrány nebo kompozitní skořepiny (Light-RTM, resp.. Light Resin Transfer Moulding). Důvody spočívají zejména v možné různorodosti dostupných materiálů, využívaní pro zpracovatelské technologie využívající vakuum na konsolidaci materiálů, cenové dostupnosti používaných materiálů a v možnosti využití i pro složité výrobky a negativní tvary např. podkosy.

Uvedený způsob upevňování pružných fólii pomocí oboustranných těsnících pásek má ale významné nevýhody, a to zejména nízkou produktivitu práce při vakuovaní a utěsňování. Na zavakuování výrobku o ploše 1 m² procesem vakuování potřebuje průměrně zručný pracovník zhruba 30 až 40 minut. Využitelnost vakuového lisování ve vakuovacím rukávu je zase limitována velikostí výrobku.

Podstata technického řešení

K odstranění výše uvedených nedostatků přispívá do značné míry sestava formy pro vakuové lisování dílců z polymerních kompozitů podle předloženého technického řešení. Podstata tohoto řešení spočívá v tom, že sestava formy je tvořena spodním rámem, na němž nebo v němž je uložena forma s pozitivní či negativní tvarovou částí odpovídající tvaru výrobku. Na této tvarové části formy je uložena alespoň jedna technologická vrstva lisovaného polymemího kompozitu a forma i s touto vrstvou, resp. vrstvami lisovaného polymemího kompozitu je překryta přítlač- 1 CZ 25664 Ul nou fólií či membránou. Ta je pak fixována svými okraji k okrajovým částem formy a/nebo spodnímu rámu pomocí přiloženého horního upínacího rámu a alespoň dvou upínek.

Spodní rám a/nebo okrajové části formy mohou být na své homí ploše v oblasti pod homím upínacím rámem opatřeny profilovými drážkami. Homí upínací rám má v tomto případě po celém obvodě spodní plochy přitlačující fólii nebo membránu hladký povrch.

Pokud má spodní rám i okrajové části formy na své homí ploše v oblasti pod homím upínacím rámem hladký povrch, je naopak homí upínací rám s výhodou po celém obvodě spodní plochy přitlačující fólii nebo membránu opatřen profilovými drážkami.

Profilové drážky mohou mít v obou případech tvar lichoběžníků, oblouků či trojúhelníků.

Spodní rám je s výhodou vyroben z kovu, homí upínací rám pak vyroben z kovových či nekovových profilů. Forma je s výhodou vyrobena z laminátu.

Konstrukční zařízení k upínání fólií a membrán pomocí profilovaného rámu podle předloženého technického řešení umožňuje zefektivnění procesu plošného vakuování o 75 %, hlavně z důvodu jednoduché aplikace tvarového rámu na spodní rám a jeho upevnění pomocí upínacích svorek. Přehled obrázků na výkresech

K bližšímu objasnění podstaty technického řešení slouží přiložené výkresy, kde představuje:

obr. 1 - celkové schematické znázornění příkladného uspořádání sestavy formy podle předloženého technického řešení, obr. 2 - objasňuje příklad konstrukčního řešení horního upínacího rámu, obr. 3 - příčný řez sestavou formy v příkladném provedení, obr. 4 - varianta konstrukčního řešení spodního rámu a tvářecí části nové formy pro vakuové lisování, obr. 5 - další varianta konstrukčního řešení spodního rámu a tvářecí části nové formy pro vakuové lisování.

Příklady provedení

Příklad 1

Sestava formy v příkladném provedení (viz obr. 1 a 3) - řešení vhodné pro konstrukční úpravu stávajících forem - se skládá z kovového spodního rámu 1, který slouží k zajištění dostatečné tuhosti celé soustavy. Na tomto rámu je uložena laminátová tvářecí část formy 2, v podobě tvárnice, na níž je nanesena vrstva 3 lisovaného polymemího kompozitu. Tvářecí část formy 2 je překryta pružnou fólií 4 z polyamidu (nylonu)., Tato fólie je ke spodnímu rámu i přitlačována homím upínacím rámem 5 fixovaným pomocí upínek 6. Homí upínací rám 5 (viz obr. 2) je vyroben z kovových profilů a je po celém obvodě spodní plochy přitlačující fólii 4 opatřen profilovými drážkami 7b, které mají tvar lichoběžníků s výškou snižující se směrem dovnitř rámu.

Příklad 2

Řešení vhodné pro nové formy (viz obr. 4) je v podstatě shodné s příkladem 1, pouze spodní rám 1 je na své homí ploše v oblasti pod homím upínacím rámem 5 opatřen profilovými drážkami 7a, které mají tvar trojúhelníků. Horní upínací rám 5 v provedení analogickém obr. 2 je vyroben z kovových profilů. Má ale po celém obvodě spodní plochy přitlačující fólii 4 hladký povrch.

Příklad 3

Řešení vhodné pro nové formy (viz obr. 5) je rovněž v podstatě shodné s příkladem 1, pouze spodní rám 1 je na své homí ploše v oblasti pod homím upínacím rámem 5 opatřen profilovými drážkami 7a, které mají tvar oblouků.

-2CZ 25664 Ul

Homí upínací rám 5 v provedení analogickém obr. 2 je v tomto případě vyroben z nekovových (plastových) a má opět po celém obvodě spodní plochy přitlačující fólii 4 hladký povrch.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení je možno využít při vakuovém lisování kompozitních materiálů, při vakuové 5 infuzi a při prepreg technologiích. Řešení je, jak již bylo naznačeno v příkladech provedení, navrženo pro využití u stávajících forem bez nutnosti jejich konstrukčních úprav a je vhodné také pro formy nové.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (7)

1. Sestava formy pro vakuové lisování dílců z polymerních kompozitů, zejména na bázi reaktoío plastové plněné či neplněné matrice obsahující nejméně jednu vrstvu výztužného materiálu, vyznačující se tím, že je tvořena spodním rámem (1), na němž nebo v němž je uložena forma (2) s pozitivní či negativní tvarovou částí odpovídající tvaru výrobku, přičemž na této tvarové části formy (2) je uložená alespoň jedna technologická vrstva (3) lisovaného polymemího kompozitu a forma (2) s touto vrstvou (3), resp. vrstvami lisovaného polymemího kompozitu je

15 překrytá přítlačnou fólií (4) či membránou, která je fixována svými okraji k okrajovým částem formy (2) a/nebo spodnímu rámu (1) pomocí přiloženého horního upínacího rámu (5) a alespoň dvou upínek (6).

2. Sestava formy podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní rám (1) a/nebo okrajové části formy (2) jsou na své homí ploše v oblasti pod homím upínacím rámem (5) opatřeny

20 profilovými drážkami (7a), zatímco homí upínací rám (5) má po celém obvodě spodní plochy přitlačující fólii (4) nebo membránu hladký povrch.

3. Sestava formy podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní rám (1) i okrajové části formy (2) mají na své homí ploše v oblasti pod homím upínacím rámem (5) hladký povrch, zatímco homí upínací rám (5) je po celém obvodě spodní plochy přitlačující fólii (4) nebo mem25 bránu opatřen profilovými drážkami (7b).

4. Sestava formy podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že profilové drážky (7a, 7b) mají tvar lichoběžníků, oblouků či trojúhelníků.

5. Sestava formy podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní rám (1) je vyroben z kovu.

30

6. Sestava formy podle nároku 1, vyznačující se tím, že horní upínací rám (5) je vyroben z kovových či nekovových profilů.

7. Sestava formy podle nároku 1, vyznačující se tím, že forma (2) je vyrobena z laminátu.

35 5 výkresů

-3CZ 25664 Ul

X