[go: up one dir, main page]

RU2370368C1 - Способ изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки, фиксирующая нить и опорный слой - Google Patents

Способ изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки, фиксирующая нить и опорный слой Download PDF

Info

Publication number
RU2370368C1
RU2370368C1 RU2008101261/12A RU2008101261A RU2370368C1 RU 2370368 C1 RU2370368 C1 RU 2370368C1 RU 2008101261/12 A RU2008101261/12 A RU 2008101261/12A RU 2008101261 A RU2008101261 A RU 2008101261A RU 2370368 C1 RU2370368 C1 RU 2370368C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fixing
fibrous
thread
fiber
preform
Prior art date
Application number
RU2008101261/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008101261A (ru
Inventor
Ульрих ЭБЕРТ (DE)
Ульрих Эберт
Пауль ЙОРН (DE)
Пауль ЙОРН
Original Assignee
Эйрбас Дойчланд Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эйрбас Дойчланд Гмбх filed Critical Эйрбас Дойчланд Гмбх
Publication of RU2008101261A publication Critical patent/RU2008101261A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2370368C1 publication Critical patent/RU2370368C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00Making preforms
    • B29B11/14Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/22Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure
    • B29C70/226Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure the structure comprising mainly parallel filaments interconnected by a small number of cross threads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/543Fixing the position or configuration of fibrous reinforcements before or during moulding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки посредством TFP-технологии из волокнистых прядей, ориентированных по направлению действия нагрузки. Способ изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки включает укладку волокнистых прядей на опорном слое и закрепление их фиксирующей нитью для формирования волокнистой заготовки. При этом фиксирующая нить и/или опорный слой выполнены из водорастворимого материала, а волокнистая заготовка имеет по существу любую требуемую толщину материала. После завершения TFP-технологии вводят, по меньшей мере, одну волокнистую заготовку в фиксирующее устройство для фиксации положения волокнистых прядей в пределах, по меньшей мере, одной волокнистой заготовки. Для удаления, по меньшей мере, одной фиксирующей нити и/или, по меньшей мере, одного опорного слоя путем растворения и вымывания, через фиксирующее устройство пропускают воду, действующую в качестве растворителя. Причем воду пропускают через фиксирующее устройство в замкнутом контуре с впуском и выпуском. После удаления, по меньшей мере, одной фиксирующей нити и/или удаления, по меньшей мере, одного опорного слоя, по меньшей мере, одну волокнистую заготовку высушивают в фиксирующем устройстве за счет подводимого тепла. Для изготовления конечного композитного компонента выполняют пропитку эпоксидной смолой, по меньшей мере, одной волокнистой заготовки в фиксирующем устройстве в соответствии с RTM-технологией. Достигаемый при этом технический результат заключается в изготовлении волокнистой заготовки без повреждающего воздействия фиксирующей нити. 2 з.п. ф-лы, 2

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки посредством TFP-технологии ("Tailored Fibre Placement" -"Специальное размещение волокон") из волокнистых прядей, ориентированных по направлению действия нагрузки, уложенных, по меньшей мере, на один опорный слой и закрепленных, по меньшей мере, одной фиксирующей нитью, причем волокнистая заготовка имеет по существу любую толщину материала.
Изобретение также относится к фиксирующей нити и к опорному слою для осуществления способа.
Уровень техники
В облегченных конструкциях, в частности в самолетостроении, все больше и больше используются композитные компоненты, изготавливаемые из армированных волокнами пластиков, которые могут выдерживать экстремальные механические нагрузки, обеспечивая при этом возможность значительной экономии в весе. Эти компоненты изготавливаются с использованием армирующих волокон, которые с целью формирования конечного компонента впоследствии насыщаются или пропитываются отверждаемым полимерным материалом, например, полиэфирной смолой, эпоксидной смолой или им подобной.
Ориентация (направленность) армирующих волокон в компоненте этого типа имеет решающее влияние на его жесткость и прочность. Для достижения оптимальных механических свойств армирующие волокна должны, если это возможно, соответствовать направлению нагрузки и не иметь никаких образований волн. Кроме того, желательно, чтобы каждое отдельное армирующее волокно подвергалось равномерной загрузке.
С помощью обычных полуфабрикатных изделий, таких, например, как плетеные или уложенные волокнистые ткани для армирования полимерного материала, не могут быть реализованы все возможные ориентации волокон, поскольку армирующие ткани обычно прокладываются с конкретной, фиксированной ориентацией. Хотя уложенные волокнистые ткани можно "драпировать", иными словами, плоско укладывать без образования складок, формируя, например, сегменты круглого кольца, армирующие волокна обычно невозможно расположить вдоль траектории, которой следуют более сложные линии действия нагрузки.
Одним из возможных путей соответствия требованиям в отношении направления волокон в соответствии с нагрузкой является известная TFP-технология. Она включает в себя укладку волокнистых прядей для механического армирования ("пучки"), которые, в свою очередь, формируются из множества отдельных армирующих волокон, проходящих параллельно друг другу вдоль какой-либо желаемой криволинейной траектории, и их закрепление с помощью фиксирующей нити на опорном слое для формирования волокнистой заготовки ("заготовки"), вследствие чего ориентация (направленность) отдельных волокнистых прядей может быть фактически оптимальным образом приспособлена к тем силам, которые действуют на конечный композитный компонент. Фиксация выполняется верхней фиксирующей нитью и нижней фиксирующей нитью, которые связываются между собой под опорным слоем в соответствии с традиционными способами шитья. Крепление волокнистых прядей предпочтительно выполняется зигзагообразными стежками. Оптимальное использование механической несущей способности волокнистых прядей, которое достигается таким путем, может минимизировать их количество, следовательно, и вес. Кроме того, поперечное сечение компонента может быть идеальным образом приспособлено к соответствующим локальным нагрузкам. Более того, путем укладки дополнительных волокнистых прядей могут быть сформированы специальные участки усиления (армирования) тех зон, которые подвергаются особому нагружению, например, таких как зоны, в которых приложена сила и т.п. В качестве отдельных армирующих волокон могут выступать, например, стеклянные волокна, углеродные волокна, арамидные волокна или им подобные.
Изготовление волокнистых заготовок посредством TFP-технологии выполняется на обычных автоматических швейных и вышивальных машинах с ЧПУ, которые используются, например, в текстильной промышленности. После того как все требуемые слои с волокнистыми прядями уложены, законченная волокнистая заготовка, которая, как правило, уже имеет желаемый окончательный контур, помещается в закрывающуюся форму и пропитывается отверждаемым полимерным материалом, а затем отверждается с тем, чтобы сформировать конечный композитный компонент. Здесь могут комбинироваться друг с другом несколько волокнистых заготовок, выполненных согласно TFP-технологии, и/или слоев армирующих тканей. Многослойные волокнистые заготовки формируются путем установки нескольких (одиночных, однослойных) волокнистых заготовок друг на друга с тем, чтобы создавать большие толщины материала, которые в противном случае было бы невозможно получить по причине ограниченной длины иглы в автоматических швейных или вышивальных машинах, которые используются для осуществления TFP-технологии. Соответственно, многослойные волокнистые заготовки имеют, по меньшей мере, два опорных слоя, проходящих в пределах многослойной волокнистой заготовки приблизительно параллельно друг другу.
Пропитка волокнистых заготовок отверждаемым полимерным материалом может быть выполнена, например, посредством известной RTM-технологии ("Resin Transfer Molding" - "Трансферного Формования Пластмасс") в закрывающейся форме, сконструированной соответствующим образом.
Однако с фиксирующей нитью и опорным слоем ТFР-технология вводит в волокнистую заготовку два элемента, которые в последующем композитном компоненте уже больше не выполняют никакой функции, в частности опорной функции. Скорее можно сказать, что как опорный слой, так и фиксирующие нити вызывают проблемы в плане реализации идеальной последовательности слоев, а, кроме того, представляют собой достаточно заметную часть в общем весе, особенно если несколько волокнистых форм устанавливаются друг на друга, или если однослойные волокнистые заготовки большой толщины материала образованы множеством волокнистых прядей, лежащих одна поверх другой. Хотя и сам опорный слой может быть образован тканым армирующим материалом, например, материалом из тканых стеклянных или углеродных волокон, даже и в этом случае, по меньшей мере, некоторые из армирующих волокон имеют направление, не соответствующее нагрузке. Более того, тканый армирующий материал повреждается от протыкания швейной иглой во время осуществления TFP-технологии, поэтому характеристики материала могут ухудшиться. Во избежание упомянутых трудностей фиксирующие нити могут быть сформированы, например, из легкоплавкого материала, однако, это приводит к тому, что в волокнистую заготовку проникает неопределенное количество материала, что может ухудшить механические свойства матрицы, формируемой посредством пропитки отверждаемым полимерным материалом в последующем композитном компоненте.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в создании способа, с помощью которого одно- или многослойные волокнистые заготовки с фактически любой желаемой толщиной материала могут быть изготовлены без повреждающего воздействия фиксирующей нити, которая обычно необходима для осуществления TFP-технологии, и/или без опорного слоя, необходимого в традиционных решениях.
В соответствии с изобретением задача решается с помощью способа, имеющего признаки отличительной части пункта 1 формулы изобретения.
Тот факт, что для фиксации положения волокнистых прядей в пределах волокнистой заготовки после завершения TFP-технологии в фиксирующее устройство вводится, по меньшей мере, одна волокнистая заготовка, и что фиксирующая нить или фиксирующие нити и/или опорный слой или опорные слои, по меньшей мере, частично удаляются, делает возможным посредством способа по изобретению удалять из волокнистой заготовки в идеальном случае все фиксирующие нити и опорные слои, которые в последующем композитном компоненте больше не выполняют никакой функции.
Благодаря этому волокнистая заготовка, изготовленная с помощью способа по изобретению, имеет фактически идеальные, "квази-изотропные" свойства. В частности, устраняются дефекты в волокнистой заготовке, возникающие в результате некачественного сшивания волокнистых прядей фиксирующими нитями, которое может приводить к волнистости волокнистых нитей и т.п., а также неоднородности в волокнистой заготовке вследствие образования узлов и петель между верхней фиксирующей нитью и нижней фиксирующей нитью. Соответствующим образом, удаление опорных слоев имеет полезный эффект, поскольку эти слои представляют собой области преимущественного отслаивания в последующем композитном компоненте. Кроме того, удаление фиксирующей нити и опорного слоя создает значительную экономию в весе. Вышеупомянутые полезные эффекты становятся еще более заметными, в частности, в случае многослойных волокнистых заготовок.
Фиксирующее устройство предпочтительно выполнено таким образом, чтобы оно надежно защищало слой волокнистых прядей волокнистых заготовок относительно друг друга во время удаления фиксирующих нитей и/или опорных слоев, и в то же время придавало волокнистой заготовке геометрическую форму, которая как можно точнее соответствовала бы композитному компоненту, который должен быть изготовлен из волокнистой заготовки посредством пропитки смолой.
В соответствии с полезным усовершенствованием способа по изобретению, фиксирующая нить или фиксирующие нити и/или опорный слой или опорные слои выполнены из материала, который может быть удален химическим или физическим путем, в частности из материала, который может быть растворен.
Благодаря этому простым способом из волокнистой заготовки могут быть удалены как фиксирующая нить, так и опорные слои.
В соответствии с дополнительным полезным усовершенствованием предусматривается, что фиксирующая нить или фиксирующие нити и/или опорный слой или опорные слои удаляются при помощи растворения и вымывания, причем через фиксирующее устройство пропускают растворитель, в частности воду, выступающую в качестве растворителя.
Удаление фиксирующих нитей и/или опорного слоя в случае однослойной волокнистой заготовки или опорных слоев в случае многослойной волокнистой заготовки с помощью подходящего растворителя, в частности воды, с последующим вымыванием материала растворенной фиксирующей нити и опорного слоя делает возможным фактически полное удаление фиксирующих нитей и/или опорного слоя или опорных слоев. Вода, выступающая, в частности, в качестве растворителя имеет то преимущество, что взаимодействие с армирующими волокнами в волокнистой заготовке, которое может приводить к ухудшению механических свойств, обычно не происходит. В частности, вода, выступающая в качестве растворителя, по существу, не оказывает влияния на размер, который обычно должны иметь армирующие волокна, чтобы улучшить их сцепление со смолистой матрицей. Кроме того, вода как растворитель может быть быстро выведена из волокнистой заготовки безо всякого остатка с помощью подачи тепла. Помимо этого, с водой, выступающей в качестве растворителя, можно легко и безопасно обращаться. Предпочтительно, чтобы фиксирующая нить или фиксирующие нити и/или опорный слой или опорные слои были выполнены из водорастворимого полимерного материала. В качестве водорастворимых фиксирующих нитей могут использоваться, например, нити, реализуемые под товарными знаками SOLVRON® Sewing Thread SX 100Т/1×3 и SOLVRON® SF62dtex компании NITIVY Co. LTD. Токио, Япония. С другой стороны, если фиксирующие нити и/или опорные слои формируются из нерастворимого в воде материала, то вместо воды необходимо использовать другие растворители.
В соответствии с дополнительным полезным усовершенствованием способа по изобретению, волокнистая заготовка в фиксирующем устройстве высушивается при помощи подачи тепла после удаления фиксирующей нити или фиксирующих нитей и/или удаления опорного слоя или опорных слоев.
Благодаря этому растворитель, который используется для растворения и вымывания фиксирующих нитей и/или опорных слоев, может удаляться из волокнистой заготовки, предпочтительно, полностью, поэтому ухудшение свойств волокнистой заготовки в значительной степени исключается.
В соответствии с дополнительным полезным усовершенствованием способа, для изготовления конечного композитного компонента пропитка волокнистой заготовки выполняется в фиксирующем устройстве отверждаемым полимерным материалом, в частности, в соответствии с RTM-технологией, с помощью эпоксидной смолы, полиэфирной смолы или им подобной.
Благодаря этому фиксирующее устройство может одновременно использоваться и в качестве закрывающихся форм для изготовления конечного композитного компонента посредством RTM-технологии. Это является преимуществом особенно потому, что закрывающиеся формы, которые используются для RTM-технологии, обычно имеют нагревательное устройство, которое впоследствии может одновременно использоваться для сушки волокнистой заготовки. Кроме того, формы, которые используются для RTM-технологии, дополнительно имеют вакуумное устройство, с помощью которого можно ускорить процесс сушки.
Дополнительный вариант способа по изобретению предусматривает размещение, по меньшей мере, двух волокнистых заготовок в фиксирующем устройстве для формирования многослойной волокнистой заготовки.
В результате установки нескольких (одиночных, однослойных) волокнистых заготовок так называемые многослойные волокнистые заготовки могут формироваться с большей толщиной материала. Таким образом, многослойные волокнистые заготовки имеют несколько опорных слоев и несколько фиксирующих нитей.
За счет того, что фиксирующая нить выполнена из материала, который может удаляться химическим и/или физическим путем, в частности, из водорастворимого материала, ее можно простым способом, предпочтительно полностью, удалить из волокнистой заготовки. Предпочтительно, чтобы фиксирующая нить была выполнена из быстрорастворимого в воде полимерного материала. В качестве водорастворимых фиксирующих нитей могут использоваться, например, нити, реализуемые по товарными знаками SOLVRON® Sewing Thread SX 100Т/1×3 и SOLVRON® SF62dtex компании NITIVY Co. LTD. Токио, Япония.
Опорный слой предпочтительно выполнен из материала, который может удаляться химическим и/или физическим путем, в частности, из водорастворимого материала, поэтому его можно простым способом полностью удалить из волокнистой заготовки. В особо предпочтительном варианте опорный слой или опорные слои выполнены из быстрорастворимого в воде полимерного материала. Аналогичным образом, для формирования опорного слоя могут использоваться нити SOLVRON® Sewing Thread SX 100 Т/1×3 и SOLVRON® SF 62dtex компании NITIVY Co. LTD. Токио, Япония.
Краткое описание чертежей
Фигура 1 показывает схематическое изображение поперечного сечения однослойной волокнистой заготовки; и
Фигура 2 показывает схематическое изображение поперечного сечения многослойной волокнистой заготовки, в которой фиксирующие нити и опорные слои полностью вымыты посредством способа по изобретению.
Осуществление изобретения
Далее, на основании Фигуры 1 и Фигуры 2 приводится объяснение способа по изобретению.
Фигура 1 показывает схематическое изображение поперечного сечения базовой конструкции однослойной волокнистой заготовки 1. Волокнистая заготовка 1 имеет множество волокнистых прядей 2, лишь одна из которых в качестве «представителя» других прядей снабжена ссылочным номером. Волокнистые пряди, в свою очередь, сформированы множеством армирующих волокон, которые, по аналогии, более подробно не обозначены и проходят, по существу, перпендикулярно плоскости чертежа. В качестве армирующих волокон рассматриваются, например, стеклянные волокна, углеродные волокна или арамидные волокна.
На первой ступени способа волокнистые пряди сначала укладываются на опорном слое 3 посредством известной TFP-технологии ("Tailored Fibre Placement" - "Специальное размещение волокон") предпочтительно таким образом, чтобы они имели ориентацию, соответствующую направлению действия нагрузки, и крепятся верхней фиксирующей нитью 4 и нижней фиксирующей нитью 5 в качестве фиксирующих нитей 6. Верхняя фиксирующая нить 4 образует под опорным слоем 3 петли, лишь одна из которых в целях лучшей читаемости чертежа снабжена ссылочным номером 7. Нижняя фиксирующая нить 5 проходит через все петли, включая петлю 7, с целью надежного закрепления волокнистых заготовок на опорном слое для препятствия их перемещениям. Укладка и закрепление волокнистых прядей выполняется посредством известных автоматических швейных и вышивальных машин с ЧПУ, с помощью которых на опорном слое 3 могут быть получены фактически любые желаемые кривые укладки волокнистых прядей. Направление подлежащих укладке волокнистых прядей и их закрепление на опорном слое 3 осуществляются посредством не изображенной здесь швейной иглы, работа которой управляется с помощью компьютера, по меньшей мере, в двух пространственных направлениях и которая может позиционироваться с помощью швейной и вышивальной машины.
В качестве альтернативы волокнистая заготовка 1 может также укладываться и прошиваться посредством так называемой технологии "простегивания". В этом случае используется только верхняя фиксирующая нить 4, которая непосредственно фиксируется в надлежащим образом выбранном опорном слое 3 посредством зажима в нем. Нижняя фиксирующая нить 5 для фиксирования верхней фиксирующей нити 4 под опорным слоем 3 путем связывания или образования петли с верхней фиксирующей нитью 4 и направление нижней фиксирующей нити, следовательно, становится излишней. В качестве опорного слоя 3 используется, например, гибкий и эластичный резиновый лист, пенопласт и т.п., в который, по меньшей мере, в поверхность которого вводится игла. Петли верхней фиксирующей нити, которые образуются в резиновом листе после удаления иглы, крепко удерживаются внутри резинового листа и в результате фиксируются.
Эта процедура имеет, в частности, то преимущество, что опорный слой 3 не приходится растворять посредством способа, соответствующего изобретению, поскольку его можно отделять от волокнистой заготовки 1 в фиксирующем устройстве перед растворением и вымыванием фиксирующих нитей 6 без сколько-нибудь заметного повреждения армирующих волокон.
Когда необходимо сформировать так называемые многослойные заготовки для изготовления композитных компонентов с большей толщиной материала, которую по-другому, при помощи TFP-технологии, из-за ограниченной длины иглы изготовить нельзя, также возможна установка нескольких волокнистых заготовок 1 по фиг.1 поверх друг друга.
Посредством TFP-технологии волокнистая заготовка 1 собирается на опорном слое 3 из нескольких слоев, по меньшей мере, с помощью растворимых фиксирующих волокон 6, то есть, в частности, с помощью растворимого верхнего фиксирующего волокна 4 и растворимого нижнего фиксирующего волокна 5. Кроме того, для формирования опорного слоя также можно использовать такой материал, который можно удалить путем его растворения. В частности, в этой связи рассматриваются водорастворимые материалы, которые позволяют легко вымывать водой материал растворенных фиксирующих волокон 6 и/или опорного слоя 3 и при этом быстро и полностью сушить с помощью подаваемого тепла. Помимо этого вода, выступающая в качестве растворителя, имеет преимущество, которое заключается в том, что ухудшения свойств армирующих волокон в волокнистой пряди обычно не происходит. В частности, отсутствует влияние на размер, который обычно имеют армирующие волокна в целях улучшения их механического сцепления с окружающей смолистой матрицей последующего конечного композитного компонента.
Фигура 2 показывает схематическое изображение поперечного сечения многослойной волокнистой заготовки 8, в которой как фиксирующие нити, так и опорные слои были полностью удалены в подходящем фиксирующем устройстве во время осуществления второй ступени способа. Удаление фиксирующих нитей и фиксирующих слоев выполняется путем растворения фиксирующих нитей и опорных слоев посредством надлежащего растворителя и последующего, предпочтительно полного, вымывания материала растворенной фиксирующей нити и опорного слоя с помощью растворителя.
Расстояния между волокнистыми прядями на Фигуре 2 увеличены в целях лучшей общей читаемости чертежа. Фиксирующие нити проходят с узкими вертикальными и горизонтальными промежуточными интервалами, в то время как опорные слои расположены с широкими горизонтальными промежуточными интервалами. На самом деле, волокнистые пряди после удаления фиксирующих нитей и/или опорных слоев путем растворения и вымывания лежат непосредственно рядом друг с другом, безо всяких промежутков, так что в конечном композитном компоненте получается очень высокая доля волокон по объему (50% и выше). Для лучшего чтения чертежа из множества волокнистых прядей выбрана только одна волокнистая прядь 9, которая, являясь «представителем» остальных волокнистых прядей, снабжена ссылочным номером.
Волокнистая заготовка 8 собрана в многослойную форму, а именно состоит из трех волокнистых заготовок, соответствующих волокнистой заготовке 1 и установленных поверх друг друга, - в каждом случае с двумя слоями волокнистых прядей с армирующими волокнами, причем все фиксирующие нити и опорные слои были удалены путем вымывания с помощью растворителя.
Благодаря этому волокнистая заготовка 8 имеет фактически оптимальные механические, квази-изотропные свойства. В частности, отсутствует волнообразование волокнистых прядей, которое обычно возникает при их закреплении на опорных слоях посредством фиксирующих нитей. Более того, дефекты расположения волокон волокнистой заготовки 8 полностью устраняются путем вымывания, поскольку узлы и петли, образующиеся между верхними фиксирующими нитями и нижними фиксирующими нитями, также как и опорные слои, попросту растворяются.
Для обеспечения полного растворения и вымывания фиксирующих нитей и/или опорных слоев предпочтительно их изготавливать из материалов, которые можно легко удалить химическим и/или физическим путем, в частности, из полимерных материалов, или им подобных, которые могут легко и быстро растворяться и вымываться подходящими растворителями. Для формирования фиксирующих нитей и/или опорных слоев предпочтительно использовать водорастворимые полимерные материалы, которые в качестве растворителя позволяют использовать воду. В качестве водорастворимых фиксирующих нитей могут использоваться, например, нити, реализуемые под товарными знаками SOLVRON® Sewing Thread SX 100Т/1×3 и SOLVRON® SF62dtex компании NITIVY Co. LTD. Токио, Япония.
В качестве альтернативы, в зависимости от материала, использованного для фиксирующих нитей и/или опорного слоя, могут использоваться и другие растворители, например, такие как органические растворители, хлорированные углеводороды и им подобные.
Растворение и последующее вымывание фиксирующих нитей и/или опорных слоев выполняется в фиксирующем устройстве, которое здесь не представлено. С одной стороны, фиксирующее устройство, по существу, служит для поддержания формы волокнистой заготовки 8 в ходе процесса вымывания, предотвращая таким образом дальнейшее перемещение волокнистых прядей. С другой стороны, фиксирующее устройство предназначено для обеспечения того, чтобы поток растворителя был как можно более равномерным и проникал во все зоны волокнистой заготовки.
Для обеспечения растворения и вымывания волокнистых нитей и/или опорных слоев фиксирующее устройство имеет, например, по меньшей мере, один впуск и, по меньшей мере, один выпуск для воды, которая предпочтительно используется в качестве растворителя. Растворитель может использоваться также в замкнутом контуре, который обычно требует фильтрации частиц фиксирующих нитей и/или опорного слоя из растворенного материала. Во избежание попадания в волокнистую заготовку 8 инородного вещества, в частности, в форме растворенных минералов и т.п., в качестве растворителя может оказаться необходимым использовать дистиллированную воду.
Для последующей сушки волокнистой заготовки 8 на третьей ступени способа, она предпочтительно остается в фиксирующем устройстве, которое далее с целью высушивания волокнистой заготовки 8 нагревается посредством нагревательного устройства. Посредством нагревательного устройства воду, которая используется, например, в качестве растворителя, можно полностью удалить из волокнистой заготовки 8. Чтобы дополнительно ускорить процесс сушки, на фиксирующем устройстве может быть создано отрицательное давление.
На четвертой ступени способа для изготовления конечного композитного компонента высушенная волокнистая заготовка 8 пропитывается или насыщается отверждаемым полимерным материалом, например, эпоксидной смолой, полиэфирной смолой, бис-малеимидной смолой или им подобной, например, посредством известной RTM-технологии ("Resin Transfer Molding" - "Трансферного Формования Пластмасс"). Особо предпочтительным образом, эта ступень способа может быть выполнена также в пределах фиксирующего устройства, которое затем служит (или одновременно формируется в рамках RTM-технологии) в качестве закрывающейся формы, так что, помимо прочего, в значительной степени удается избежать неопределенных деформаций волокнистой заготовки 8, которые могут ухудшить стабильность размеров конечного композитного компонента.
Эта процедура дополнительно имеет, в частности, полезный эффект, который заключается в том, что закрывающиеся формы для осуществления RTM-технологии обычно имеют нагревательное устройство, которое одновременно может использоваться для сушки волокнистой заготовки 8 после вымывания на третьей ступени способа. Соответственным образом, вакуумное устройство, которое обычно присутствует при осуществлении RTM-технологии, также может служить для дополнительного ускорения процесса сушки волокнистой заготовки 8.
Композитные компоненты, которые изготавливаются из волокнистой заготовки, формируемой в соответствии со способом по изобретению, имеют фактически оптимальную направленность армирующих волокон, другими словами, волокна ориентированы фактически по направлению действия нагрузки, не имеют дефектов в виде узлов, петель и волнообразований, следовательно, их физические свойства могут рассматриваться как «квази-изотропные». Кроме того, композитные компоненты можно изготавливать фактически с любой толщиной материала, без нежелательных опорных слоев.
Таким образом, изобретение предлагает способ изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки 1, 8 посредством TFP-технологии из волокнистых прядей 2, 9, ориентированных по существу по направлению действия нагрузки, уложенных, по меньшей мере, на одном опорном слое 3 и закрепленных, по меньшей мере, одной фиксирующей нитью 6, причем волокнистая заготовка 1, 8 имеет по существу любую требуемую толщину материала. После завершения TFP-технологии вводят, по меньшей мере, одну волокнистую заготовку 1, 8 в фиксирующее устройство для фиксации положения волокнистых прядей 2, 9 в пределах волокнистой заготовки 1, 8, и удаляют, по меньшей мере, частично, фиксирующую нить 6 или фиксирующие нити 6 и/или опорный слой 3 или опорные слои 3.
Фиксирующая нить 6 или фиксирующие нити 6 и/или опорный слой 3 или опорные слои 3 выполнены из материала, который может быть удален химическим и/или физическим путем, в частности, из растворимого материала.
Фиксирующая нить 6 или фиксирующие нити 6 и/или опорный слой 3 или опорные слои 3 удаляют путем растворения и вымывания, причем через фиксирующее устройство пропускают растворитель, в частности воду, действующую в качестве растворителя.
Предпочтительно волокнистую заготовку 1, 8 высушивают в фиксирующем устройстве за счет тепла, подаваемого после удаления фиксирующей нити 6 или фиксирующих нитей 6 и/или удаления опорного слоя 3 или опорных слоев 3.
Для изготовления конечного композитного компонента выполняют пропитку волокнистой заготовки 1, 8 в фиксирующем устройстве отверждаемым полимерным материалом, в частности, эпоксидной смолой, полиэфирной смолой или им подобной, в соответствии с RTM-технологией.
Для формирования многослойной волокнистой заготовки в фиксирующем устройстве размещают, по меньшей мере, две волокнистые заготовки 1, 8.
Фиксирующая нить предпочтительно выполнена из материала, который может быть удален химическим и/или физическим путем, в частности, из водорастворимого полимерного материала.
Опорный слой выполнен, в частности, из материала, который может быть удален химическим и/или физическим путем, в частности, из водорастворимого полимерного материала.
Перечень ссылочных номеров
1 - волокнистая заготовка; 2 - волокнистая прядь; 3 - опорный слой; 4 - верхняя фиксирующая нить; 5 - нижняя фиксирующая нить; 6 - фиксирующие нити; 7 - петля; 8 - волокнистая заготовка; 9 - волокнистая прядь

Claims (3)

1. Способ изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки (1, 8) посредством TFP-технологии из волокнистых прядей (2, 9), ориентированных, по существу, по направлению действия нагрузки, содержащий следующие стадии:
a) для формирования волокнистой заготовки (1, 8) укладывают волокнистые пряди (2, 9) на опорном слое (3) и закрепляют их фиксирующей нитью (6), причем фиксирующая нить и/или опорный слой выполнены из водорастворимого материала, а волокнистая заготовка (1, 8) имеет, по существу, любую требуемую толщину материала,
b) после завершения TFP-технологии, вводят, по меньшей мере, одну волокнистую заготовку (1, 8) в фиксирующее устройство для фиксации положения волокнистых прядей (2, 9) в пределах, по меньшей мере, одной волокнистой заготовки (1, 8),
с) для удаления, по меньшей мере, одной фиксирующей нити (6) и/или, по меньшей мере, одного опорного слоя (3) путем растворения и вымывания пропускают через фиксирующее устройство воду, действующую в качестве растворителя, причем воду пропускают через фиксирующее устройство в замкнутом контуре с впуском и выпуском, и фильтруют указанную воду,
d) после удаления, по меньшей мере, одной фиксирующей нити (6) и/или удаления, по меньшей мере, одного опорного слоя (3), по меньшей мере, одну волокнистую заготовку (1, 8) высушивают в фиксирующем устройстве за счет подводимого тепла, и
е) для изготовления конечного композитного компонента выполняют пропитку эпоксидной смолой, по меньшей мере, одной волокнистой заготовки (1, 8) в фиксирующем устройстве в соответствии с RTM-технологией.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна фиксирующая нить (6) и/или, по меньшей мере, один опорный слой (3) выполнены из нити SOLVRON® Sewing Thread SX 100ТЛ×3 или SOLVRON® SF62dtex.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в фиксирующем устройстве размещают, по меньшей мере, две волокнистые заготовки (1, 8) для формирования многослойной волокнистой заготовки.
RU2008101261/12A 2005-07-22 2006-07-24 Способ изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки, фиксирующая нить и опорный слой RU2370368C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005034401A DE102005034401B4 (de) 2005-07-22 2005-07-22 Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Faservorformlingen
DE102005034401.1 2005-07-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008101261A RU2008101261A (ru) 2009-08-27
RU2370368C1 true RU2370368C1 (ru) 2009-10-20

Family

ID=36997230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008101261/12A RU2370368C1 (ru) 2005-07-22 2006-07-24 Способ изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки, фиксирующая нить и опорный слой

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7919030B2 (ru)
EP (1) EP1915250B1 (ru)
JP (1) JP4982490B2 (ru)
CN (1) CN101253037B (ru)
BR (1) BRPI0613675A2 (ru)
CA (1) CA2615933A1 (ru)
DE (2) DE102005034401B4 (ru)
RU (1) RU2370368C1 (ru)
WO (1) WO2007010051A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722494C1 (ru) * 2019-10-11 2020-06-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет) (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Способ нашивки объемных преформ

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005034395B4 (de) * 2005-07-22 2008-04-10 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Faservorformlingen im TFP-Verfahren
US9266289B2 (en) * 2006-02-21 2016-02-23 Werner Co. Fiberglass reinforced plastic products having increased weatherability, system and method
US20100096063A1 (en) * 2006-11-13 2010-04-22 Friddell S Douglas Inspectability of composite items
DE102007057198B4 (de) * 2007-11-28 2017-04-20 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Hohlkörpers mit kraftfluss- und spannungsoptimierter Faserausrichtung
DE102008019147A1 (de) 2008-04-16 2009-10-22 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von Faservorformlingen
FR2932410B1 (fr) * 2008-06-11 2010-05-28 Aircelle Sa Procede de fabrication d'une piece a corps creux en materiau composite
TWI515239B (zh) * 2011-02-28 2016-01-01 Teijin Ltd Reinforced fibrous composite material formed by the body
JP5900624B2 (ja) * 2012-08-21 2016-04-06 株式会社豊田自動織機 三次元繊維強化複合材
BR102013001992A2 (pt) * 2013-01-28 2014-09-09 Flavio Roberto Mota Ferreira Composição de plástico hidrossolúvel e processo de obtenção
KR101628461B1 (ko) * 2014-06-23 2016-06-09 오씨아이 주식회사 탄소섬유 단열재 및 이의 제조방법
JP6933444B2 (ja) 2015-03-31 2021-09-08 アディダス アーゲー スポーツシューズ用シューアッパー
DE102015205751B4 (de) * 2015-03-31 2018-10-31 Adidas Ag Verfahren zur Herstellung eines Schuhoberteils, Schuhoberteil und Sportschuh
AT15059U1 (de) 2015-06-30 2016-11-15 Kisling Andreas Verfahren zur Herstellung eines Dekorationselements
US10743608B2 (en) 2017-12-28 2020-08-18 Under Armour, Inc. Fiber reinforced plate for articles of footwear and methods of making
US20200289062A1 (en) * 2019-03-15 2020-09-17 Pro Med Instruments Gmbh Method of manufacturing head fixation device components
US20250162277A1 (en) * 2022-03-04 2025-05-22 Mitsubishi Electric Corporation Fiber preform, fiber preform precursor, and method for manufacturing fiber preform

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2112119C1 (ru) * 1994-12-15 1998-05-27 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Способ изготовления пространственной сотовой структуры
US6319348B1 (en) * 1997-03-28 2001-11-20 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation-Snecma Method for producing ring-shaped fibrous structures, in particular for making parts in composite material
RU2188126C2 (ru) * 2000-09-14 2002-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Способ изготовления формовочной оснастки из полимерного композиционного материала
DE202004017762U1 (de) * 2004-11-16 2005-01-05 Berger Gmbh & Co. Holding Kg Gewebe

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4867086A (en) * 1988-07-21 1989-09-19 Xerkon, Inc. Method of making a dry fiber form and composites prepared therefrom
US5100722A (en) * 1988-11-25 1992-03-31 Nichias Corporation Glass fiber-reinforced resin composite materials
US5248393A (en) * 1990-01-31 1993-09-28 S&K Products International, Inc. Solvent reprocessing system
JPH05508885A (ja) * 1990-06-29 1993-12-09 フレックスリン サービシズ リミテッド 強化複合材の製造方法及びこの方法に用いるためのフィラメント材料
FR2686907B1 (fr) * 1992-02-05 1996-04-05 Europ Propulsion Procede d'elaboration de preformes fibreuses pour la fabrication de pieces en materiaux composites et produits obtenus par le procede.
GB9212697D0 (en) * 1992-06-15 1992-07-29 Short Brothers Plc Composite structure manufacture
TW290499B (ru) * 1992-07-17 1996-11-11 Nichibi Kk
DE19925588A1 (de) * 1999-06-04 2000-12-07 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Faden zur Verbindung von Fasern eines Faserhalbzeuges sowie Faserhalbzeug, und Verfahren zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffen
JP2003514760A (ja) * 1999-11-24 2003-04-22 スネクマ・モートゥール 熱構造複合材の容器を製造する方法、その方法により得られた容器、およびその容器のるつぼ支持体としての使用
IT1317268B1 (it) * 2000-04-17 2003-05-27 Citterio Flli Spa Tessuto multistrato rinforzato e procedimento per la sua realizzazione
DE10032769C2 (de) * 2000-07-05 2003-12-04 Freudenberg Carl Kg Wasserlösliche Stickerei-Fixiereinlage und Verfahren zu desen Herstellung
DE10061028A1 (de) * 2000-12-08 2002-06-20 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen TFP-Preforms mittels schmelzbaren Fixierfäden
DE10123064B4 (de) * 2001-05-11 2005-10-27 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zum Herstellen einer TFP-Preform
US7045083B2 (en) * 2002-01-11 2006-05-16 Lockheed Martin Corporation Carbon layup tape with fugitive binder and method of use
DE102005034395B4 (de) * 2005-07-22 2008-04-10 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Faservorformlingen im TFP-Verfahren

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2112119C1 (ru) * 1994-12-15 1998-05-27 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Способ изготовления пространственной сотовой структуры
US6319348B1 (en) * 1997-03-28 2001-11-20 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation-Snecma Method for producing ring-shaped fibrous structures, in particular for making parts in composite material
RU2188126C2 (ru) * 2000-09-14 2002-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Способ изготовления формовочной оснастки из полимерного композиционного материала
DE202004017762U1 (de) * 2004-11-16 2005-01-05 Berger Gmbh & Co. Holding Kg Gewebe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722494C1 (ru) * 2019-10-11 2020-06-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет) (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Способ нашивки объемных преформ

Also Published As

Publication number Publication date
US20090096119A1 (en) 2009-04-16
EP1915250B1 (de) 2009-03-04
DE102005034401A1 (de) 2007-02-01
JP4982490B2 (ja) 2012-07-25
CN101253037B (zh) 2011-02-16
WO2007010051A1 (de) 2007-01-25
BRPI0613675A2 (pt) 2011-01-25
US7919030B2 (en) 2011-04-05
JP2009503274A (ja) 2009-01-29
EP1915250A1 (de) 2008-04-30
DE502006003022D1 (de) 2009-04-16
RU2008101261A (ru) 2009-08-27
CA2615933A1 (en) 2007-01-25
DE102005034401B4 (de) 2008-02-14
CN101253037A (zh) 2008-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2370368C1 (ru) Способ изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки, фиксирующая нить и опорный слой
RU2406607C2 (ru) Способ изготовления с использованием tfp-технологии одно- или многослойной волокнистой заготовки и опорный слой
US5490602A (en) Composite structure manufacture
RU2401740C2 (ru) Способ изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки согласно tfp-технологии
US7503273B2 (en) Method for the manufacture of a dry reinforcing preform for a composite structural member of an aircraft
CN102648080B (zh) 编织预制件、复合材料、及其制造方法
JP2011516752A (ja) 繊維プリフォームの製造方法
JP2009503274A5 (ru)
US11173687B2 (en) Reinforced substrate for composite material, composite material, and method for manufacturing reinforced substrate for composite material
US20200291557A1 (en) Unidirectional laid nonwoven and use thereof
JP2017218688A (ja) 複合材部品用の強化基材、複合材部品およびそれらの製造方法
JP6439528B2 (ja) 強化繊維基材の製造方法
CN103696097A (zh) 一种多向织物及其织造成形方法
RU2386534C2 (ru) Фиксирующая нить для сшивания армирующих волокон
RU2722494C1 (ru) Способ нашивки объемных преформ
CN2786171Y (zh) 预浸材的布纹新结构
JPH0379469B2 (ru)
JP3430982B2 (ja) プリフォーム製造システム
JP2005023469A (ja) バイアス強化繊維シート
JP2018039218A (ja) 強化繊維基材の製造方法
CN111566064A (zh) 具有改进的疲劳性能的纤维增强的材料
US20240123703A1 (en) Carbon fiber-reinforced plastic and production method therefor
Aleksandrovich et al. TFP Technology As Theadvanced Method Of Manufacture Of 3D Reinforced Preforms Frompolymer Composite Materials
JP6706743B2 (ja) 炭素繊維強化プラスチックの製造方法及び炭素繊維強化プラスチック
CN121110267A (zh) 一种SiC/SiC复合材料原位编织修补方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170725