RU2054355C1

RU2054355C1 - Device for soaking belt fibrous material

Info

Publication number: RU2054355C1
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Савицкий; Александр Иванович Ляшков
Original assignee: Александр Викторович Савицкий; Александр Иванович Ляшков
Priority date: 1990-08-24
Filing date: 1990-08-24
Publication date: 1996-02-20

Abstract

FIELD: wood-working industry. SUBSTANCE: in the process of soaking, in binder melt, the filler is passed through gap between upper and lower plates having wavy projections on surfaces facing each other and built-in heating elements. The wavy projections of lower plate have convex profile and of upper plate the concave profile in transversal direction relative to broach one. When unit for soaking is passed the binder is forced in and is rubbed into filler. EFFECT: enhanced efficiency. 1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для получения препрега на основе волокнистого наполнителя, например стекловолокна, пропитанного термопластичным полимерным связующим, предназначенного для горячего прессования различных конструкционных изделий, используемых во многих областях техники. The invention relates to equipment for producing a prepreg based on a fibrous filler, for example fiberglass, impregnated with a thermoplastic polymer binder, designed for hot pressing of various structural products used in many fields of technology.

Известно устройство для пропитки ленточного волокнистого материала, включающее отпускной механизм волокнистого материала, средство подачи связующего, средством пропитки и механизм протяжки и отбора материала [1]
Известное устройство не обеспечивает высокой прочности препрега вследствие недостаточно равномерного и недостаточно надежного сцепления связующего с наполнителем. Под действием неподвижных валков пропитывающего устройства связующее в основной массе выдавливается на внешнюю поверхность слоев в местах с наименьшим сопротивлением продавливанию, в результате чего возникает неравномерное по площади пропитывание слоев, проявляются несмоченные связующие участки наполнителя, а в связующем образуются и затем остаются при затвердевании воздушные пузырьки. Кроме того, в результате однонаправленного движения связующего от внутренних поверхностей слоев наполнителя к внешним затруднено пропитывание волокон с внешних сторон наполнителя, что также приводит к снижению прочности препрега.A device for impregnating a tape fibrous material, including the release mechanism of the fibrous material, a binder feed means, an impregnation means and a pulling mechanism and material selection [1]
The known device does not provide high strength of the prepreg due to insufficiently uniform and not sufficiently reliable adhesion of the binder to the filler. Under the action of the stationary rollers of the impregnating device, the binder in the bulk is squeezed out onto the outer surface of the layers in places with the least resistance to bursting, as a result of which the layers are impregnated unequally in area, the wetted binder sections of the filler appear, and air bubbles form and then remain upon solidification. In addition, as a result of the unidirectional movement of the binder from the inner surfaces of the filler layers to the outer, it is difficult to impregnate the fibers from the outer sides of the filler, which also leads to a decrease in the strength of the prepreg.

Целью изобретения является повышение прочности препрега за счет улучшения сцепления связующего с наполнителем. The aim of the invention is to increase the strength of the prepreg by improving the adhesion of the binder to the filler.

Для достижения цели в устройстве для пропитки ленточного волокнистого материала, включающем отпускной механизм волокнистого материала, средство подачи связующего, средство пропитки и механизм протяжки и отбора материала, средство пропитки выполнено в виде пары обогреваемых горизонтально расположенных пластин с волнообразными выступами и впадинами на обращенных друг к другу поверхностях, чередующимися между собой под углом от 0 до 30^о относительно продольной оси устройства. Кроме того, в поперечном направлении относительно продольной оси устройства волнообразные выступы нижней пластины имеют выпуклый профиль, а верхней вогнутый.To achieve the goal in a device for the impregnation of a tape fibrous material, including the release mechanism of the fibrous material, a binder supply means, an impregnation means and a material drawing and selection mechanism, the impregnation means is made in the form of a pair of heated horizontally arranged plates with wave-shaped protrusions and depressions facing each other surfaces alternating between each other at an angle from 0 to 30 ^{about the} longitudinal axis of the device. In addition, in the transverse direction relative to the longitudinal axis of the device, the wave-like protrusions of the lower plate have a convex profile, and the upper one is concave.

На фиг. 1 изображено устройство для изготовления препрега, общий вид; на фиг. 2 узел пропитки в разрезе; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 узел пропитки при снятой верхней пластине, вид сверху. In FIG. 1 shows a device for the manufacture of a prepreg, General view; in FIG. 2 section of impregnation; in FIG. 3, section AA in FIG. 2; in FIG. 4 section BB in FIG. 2; in FIG. 5 impregnation unit with the upper plate removed, top view.

Устройство для изготовления препрега 1 (фиг, 1) содержит бобины 2 с непрерывным волокнистым наполнителем 3, пропущенным через распределительную гребенку 4 на направляющие валики 5, по подогревающему столику 6, под дозатором 7 для термопластичного полимерного связующего, через узел пропитки, выполненный в виде горизонтально расположенных верхней 9 и нижней 8 пластин, сцепленных между собой регулировочными винтами 10. Препрег 1 закреплен на приемном барабане 11, соединенном с тяговым электродвигателем 12. A device for the manufacture of prepreg 1 (FIG. 1) contains bobbins 2 with continuous fiber filler 3, passed through a distribution comb 4 onto guide rollers 5, on a heating table 6, under a dispenser 7 for a thermoplastic polymer binder, through an impregnation unit, made in the form of horizontally located upper 9 and lower 8 plates, interconnected by adjusting screws 10. The prepreg 1 is mounted on the receiving drum 11 connected to the traction motor 12.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Под действием тягового электродвигателя 12 волокнистый наполнитель 3 сматывается с бобин 2 и, после прохождения направляющих валиков 5, подогревается на подогревающем столике 6 до температуры плавления связующего. Связующее в виде порошка или гранул наносится из дозатора 7 на нагретую ленту волокнистого наполнителя 3, налипает на нее и на нижней пластине 8 расплавляется. Затем лента наполнителя с расплавленным связующим поступает в зазор между верхней 9 и нижней 8 пластинами. Under the influence of the traction motor 12, the fibrous filler 3 is wound from bobbins 2 and, after passing the guide rollers 5, is heated on a heating table 6 to the melting temperature of the binder. A binder in the form of powder or granules is applied from the dispenser 7 to the heated tape of the fibrous filler 3, sticks to it and melts on the lower plate 8. Then the filler tape with the molten binder enters the gap between the upper 9 and lower 8 plates.

При сгибании выступа верхней пластины связующее вдавливается в ленту и проходит на нижнюю поверхность ленты. При сгибании выпуклого выступа нижней пластины волокна наполнителя раздвигается с образованием зазоров между ними и ширина ленты увеличивается. When bending the protrusion of the upper plate, the binder is pressed into the tape and passes to the lower surface of the tape. When the convex protrusion of the lower plate is bent, the filler fiber moves apart with the formation of gaps between them and the width of the tape increases.

Связующее вдавливается в зазоры между волокнами и продавливается на верхнюю поверхность ленты. Затем при огибании вогнутого выступа верхней пластины волокна наполнителя сближаются, защемляя связующее в зазорах между волокнами. В процессе последовательного огибания выступов наполнителем излишки связующего накапливаются в промежутке между пластинами 8 и 9 и, постоянно контактируя с наполнителем, обмазывают ленту наполнителя со всех сторон (см. фиг. 2). The binder is pressed into the gaps between the fibers and pressed into the upper surface of the tape. Then, when the concave protrusion of the upper plate is bent around, the filler fibers come together, pinching the binder in the gaps between the fibers. During the sequential rounding of the protrusions by the filler, excess binder accumulates in the gap between the plates 8 and 9 and, constantly in contact with the filler, coat the filler tape from all sides (see Fig. 2).

Благодаря периодическому раздвиганию и сжатию волокон с одновременным вдавливанием и втиранием связующего, т.е. относительным перемещением связующего в продольном вдоль ленты и в поперечном направлениях, при периодическом изменении направления поперечного перемещения связующего на противоположное, за счет расположения волнообразных выступов под углом от 0 до ± 30^о (фиг. 5), происходит полное пропитывание наполнителя даже при относительно низкой адгезии и высокой вязкости связующего до 10⁶ пз, а также полное удаление воздушных пузырей из связующего, что повышает прочность препрега.Due to the periodic spreading and compression of the fibers with simultaneous indentation and rubbing of the binder, i.e. relative movement binder longitudinally along the tape and in the transverse directions, with periodic reversal of the direction of lateral movement of the binder at the opposite, by arranging the undulating protrusions at an angle from 0 to ± ³⁰ ° (Fig. 5), there is a complete impregnation of the filler even at a relatively low adhesion and high viscosity of the binder up to 10 ⁶ PZ, as well as the complete removal of air bubbles from the binder, which increases the strength of the prepreg.

Кроме того, в процессе работы устройства при температурах, близких к термоокислительной деструкции связующего, внешняя граница смолы в боковых зазорах между пластинами окисляется, образуя плотные защитные боковые стенки, отделяющие ленту от внешней воздушной среды, что исключает возможность окисления связующего в волокнах наполнителя. In addition, during operation of the device at temperatures close to the thermo-oxidative degradation of the binder, the external resin boundary in the lateral gaps between the plates is oxidized, forming dense protective side walls that separate the tape from the external air environment, which eliminates the possibility of oxidation of the binder in the filler fibers.

Таким образом, при прохождении ленты через 3-6 выступов связующее полностью пропитывает промежутки не только между волокнами наполнителя, но и между элементарными нитями самого волокна, что создает хорошо пропитанную композиционную систему. Thus, when the tape passes through 3-6 protrusions, the binder completely impregnates the gaps not only between the filler fibers, but also between the filaments of the fiber itself, which creates a well-impregnated composite system.

Интенсивность продавливания расплава тем выше, чем больше давление, развиваемое в зазоре между лентой и выступом доски. Давление тем больше, чем большее растягивающее усилие при протягивании ленты, это усилие растет при увеличении числа волнообразных выступов доски, уменьшении радиуса выступа, увеличении пути движения ленты в расплаве полимера и увеличении вязкости системы. The melt forcing rate is higher, the greater the pressure developed in the gap between the tape and the protrusion of the board. The pressure is greater, the greater the tensile force when pulling the tape, this force increases with an increase in the number of wavy protrusions of the board, a decrease in the radius of the protrusion, an increase in the path of movement of the tape in the polymer melt and an increase in the viscosity of the system.

Минимальные допустимые радиусы волнообразных выступов рельефа доски определяются хрупкостью используемых для армирования волокон и могут быть равны для известных волокон 3-4 мм. The minimum allowable radii of the wave-shaped protrusions of the relief of the board are determined by the fragility of the fibers used for reinforcing and can be equal for known fibers of 3-4 mm.

Таким образом, устройство позволяет добиваться высококачественной пропитки различных длинномерных армирующих материалов. Thus, the device allows to achieve high-quality impregnation of various lengthy reinforcing materials.

Конструкция устройства позволяет легко производить заправку армирующего волокнистого наполнителя, а также обеспечивает возможность быстрой регулировки наполнителя и возможность быстрой регулировки зазора между пластинами и настройки устройства на различные наполнители и связующие. The design of the device makes it easy to refill the reinforcing fibrous filler, and also provides the ability to quickly adjust the filler and the ability to quickly adjust the gap between the plates and configure the device for various fillers and binders.

Claims

1. A device for impregnating a tape fibrous material, including the release mechanism of the fibrous material, a binder supply means, an impregnation means, and a material drawing and selection mechanism, characterized in that, in order to increase the strength of the prepreg by improving the adhesion of the binder to the filler, the impregnation means is made in in the form of a pair of heated horizontally located plates with wave-shaped protrusions and depressions on facing each other surfaces, alternating at an angle of 0 ± 30 ^o relative but the longitudinal axis of the device.

2. The device according to claim 1, characterized in that in the transverse direction relative to the longitudinal axis of the device, the wave-like protrusions of the lower plate have a convex profile, and the upper one is concave.