[go: up one dir, main page]

RU2243093C1 - Method of manufacturing of a prepreg and a device for its realization - Google Patents

Method of manufacturing of a prepreg and a device for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2243093C1
RU2243093C1 RU2003118044/12A RU2003118044A RU2243093C1 RU 2243093 C1 RU2243093 C1 RU 2243093C1 RU 2003118044/12 A RU2003118044/12 A RU 2003118044/12A RU 2003118044 A RU2003118044 A RU 2003118044A RU 2243093 C1 RU2243093 C1 RU 2243093C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filler
binder
binding agent
inter
spools
Prior art date
Application number
RU2003118044/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003118044A (en
Inventor
Э.А. Моисеенко (RU)
Э.А. Моисеенко
А.В. Окунев (RU)
А.В. Окунев
А.В. Толчеев (RU)
А.В. Толчеев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "КРИОТОН"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "КРИОТОН" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "КРИОТОН"
Priority to RU2003118044/12A priority Critical patent/RU2243093C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2243093C1 publication Critical patent/RU2243093C1/en
Publication of RU2003118044A publication Critical patent/RU2003118044A/en

Links

Images

Landscapes

  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

FIELD: chemical industry; manufacturing of prepregs.
SUBSTANCE: the invention is pertinent to chemical industry and to the methods of production of the prepregs - semi-finished items representing fibrous filler impregnated with a binding agent in a fixed weight ratio and ay be used in many industries at manufacturing structures out of reinforced composite materials, for example, vertical web members, rods, supports, pipes, containers and balloon tiers, with a filler in the form of the glass, organic and carbon filaments reprocessed using a "dry" winding technique. The method provides for coiling of the filler on a mandrel in spools, degassing and filling in with the binding agent. The filler coiling on a mandrel is made with volume of a free space equal to the required ratio of the binding agent and not less than 0.2 from the total volume of the formed spool. The degassing is conducted in a chamber for no less than 4 hours at a residual pressure not exceeding 10 mmHg. Filling in of the inter-fiber and inter-filament spaces of the spools with the binding agent is made by dipping of the spools with the filler under the same conditions of vacuum in the binding agent medium. When the volume of the binding agent above the spools exceeds the volume of inter-fiber and inter-filament spaces in the spool the chamber pressure is lifted up to the value no less than atmospheric pressure and keep the spool in the volume of the binding agent for no less than 4 hours. Then they wait till surplus of the binding agent flows down. The device for realization of the method contains: a vacuum chamber with a vacuum pump, a vacuum gate and a manometer; a container with the binding agent and spools with the filler. In the container with the binding agent there is a loading perforated platform with a central rod perpendicular to a plane of the platform and linked with a mechanism for pushing the platform down. The spools with the filler are installed on the loading perforated platform interleaving with the intermediate perforated demountable platforms. Between mandrels of the spools and the central rod there are load disks. The invention ensures a raise of quality of wettability of filaments and impregnation of a filler in a prepreg, reduction of inter-fiber and inter-filament porosity prior to beginning of an impregnation process, that allows to improve tightness of the items produced out of prepregs.
EFFECT: the invention ensures a raise of quality of wettability of filaments and impregnation of a filler in a prepreg, reduction of inter-fiber and inter-filament porosity and improvement of tightness of the items produced out of prepregs.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к химической промышленности в области полимеров и технологии изготовления препрегов-полуфабрикатов, представляющих собой волокнистый наполнитель, пропитанный связующим в определенном весовом соотношении [1], и может быть использовано во многих отраслях промышленности при изготовлении конструкций из армированных композиционных материалов, например стоек ферм, стержней, опор, труб, емкостей и баллонов, с наполнителем в виде стеклянных, органических и углеродных нитей, перерабатываемых методом “сухой” намотки.The invention relates to the chemical industry in the field of polymers and the technology for the manufacture of semi-finished prepregs, which are a fibrous filler impregnated with a binder in a certain weight ratio [1], and can be used in many industries in the manufacture of structures made of reinforced composite materials, for example truss racks, rods, supports, pipes, containers and cylinders, with filler in the form of glass, organic and carbon filaments processed by the method of “dry” winding.

Известно несколько способов изготовления препрегов.Several methods for making prepregs are known.

Наиболее распространенным из них является способ, заключающийся в пропускании волокнистого наполнителя в виде нити, жгута или ленты через ванну с раствором связующего. Пропитка наполнителя осуществляется методом свободного насоса связующего или с отжимным устройством [2].The most common of these is the method of passing a fibrous filler in the form of a thread, tow or tape through a bath with a binder solution. The filler is impregnated by the free binder pump method or with a squeezing device [2].

Процесс пропитки наполнителя делится на две стадии, которые нередко совмещаются во времени. Первая стадия - нанесение слоя жидкого связующего на поверхность наполнителя, вторая - пропитка наполнителя, т.е. проникновение связующего вглубь структуры материала. Вторая, технологическая стадия является типичным диффузионным процессом [3]. Проникновению связующего вглубь структуры пропитываемого материала препятствует воздух, находящийся внутри наполнителя, который создает напор сопротивления. Причем последний увеличивается по мере проникновения связующего в структуру нитей наполнителя. Поэтому для улучшения качества пропитки и уменьшения газовых включений в структуре готовых стеклопластиков пропитку целесообразно выполнять под вакуумом [2].The process of impregnation of the filler is divided into two stages, which are often combined in time. The first stage is the application of a layer of liquid binder on the surface of the filler, the second is the impregnation of the filler, i.e. penetration of the binder deep into the structure of the material. The second, technological stage is a typical diffusion process [3]. The penetration of the binder deep into the structure of the impregnated material is prevented by the air inside the filler, which creates a pressure head. Moreover, the latter increases as the binder penetrates into the structure of the filler filaments. Therefore, to improve the quality of impregnation and reduce gas inclusions in the structure of finished fiberglass, it is advisable to impregnate under vacuum [2].

Проведенные микроструктурные исследования стеклопластиков показали, что очень важной характеристикой качества процессов формования, пропитки и отверждения стеклопластиков является относительная пористость материала. Основной причиной появления пор является воздух, содержащийся в нитях, ровнице, лентах, а также захватываемый в процессе пропитки.Conducted microstructural studies of fiberglass reinforced plastics showed that the relative porosity of the material is a very important characteristic of the quality of the processes of molding, impregnation and curing of fiberglass. The main reason for the appearance of pores is the air contained in the threads, roving, ribbons, as well as captured during the impregnation process.

Кроме того, причиной появления пор могут быть и воздушные включения, содержащиеся в связующем, количество которых зависит от типа связующего, скорости намотки при формовании, вязкости и смачиваемой способности связующего [3].In addition, the cause of the appearance of pores may be air inclusions contained in the binder, the amount of which depends on the type of binder, the speed of winding during molding, the viscosity and wettability of the binder [3].

Очевидно, что устранить пористость или снизить ее удается при более тщательном вакуумировании как наполнителя, так и связующего в процессе его пропитки [4].Obviously, it is possible to eliminate or reduce porosity with more thorough evacuation of both the filler and the binder during its impregnation [4].

Известен способ получения ленточного препрега, заключающийся в непрерывном сматывании нитей со шпулей с большой скоростью (около 20 м/мин), протягивании их через ванночку с раствором связующего, где они пропитываются. Затем нити формируют специальным раскладчиком в ленту и погружают в камеру сушки. Подсушенная лента сматывается на приемную катушку с прокладыванием между слоями разделительной бумаги, предохраняющей препрег от склеивания [1].A known method of obtaining a tape prepreg, which consists in continuously winding the threads from the spool at a high speed (about 20 m / min), pulling them through the bath with a binder solution, where they are impregnated. Then the threads are formed with a special handler in a tape and immersed in a drying chamber. The dried tape is wound onto a take-up reel with the separation paper being inserted between the layers, which protects the prepreg from gluing [1].

К недостаткам этого способа можно отнести повреждение волокон нитей в процессе прохождения их через вращающиеся и трущиеся направляющие, отжимные валики в пропиточной ванне и сушильной камере. А так как при больших скоростях длительность пропитки невелика, сцепление волокон со связующим недостаточно, то не происходит однородной пропитки волокнистого наполнителя препрега.The disadvantages of this method include damage to the fibers of the threads during their passage through the rotating and rubbing guides, squeezing rollers in the impregnation bath and the drying chamber. And since at high speeds the impregnation time is short, the adhesion of the fibers to the binder is not enough, there is no uniform impregnation of the fibrous filler of the prepreg.

В патенте ФРГ №2932742, 1981 г., описывается способ пропитки нитей на бобинах связующим. Во время такой пропитки нить наматывается на перфорированную жесткую оправку, так что образуется однородная бобина, в которой объем свободного пространства соответствует желаемому объему связующего, который подается в прорези оправки после первоначального пропускания под давлением воздуха через бобину. Пропитка прекращается тогда, когда на поверхности прекращается появление маленьких пузырьков. Подачу сжатого воздуха после этого отключают.In the patent of Germany No. 2932742, 1981, describes a method of impregnation of threads on bobbins binder. During this impregnation, the thread is wound on a perforated rigid mandrel, so that a homogeneous bobbin is formed in which the amount of free space corresponds to the desired volume of binder, which is fed into the slot of the mandrel after the initial passage of air through the bobbin under pressure. Impregnation ceases when small bubbles appear on the surface. The compressed air supply is then turned off.

Недостатком этого способа является то, что полностью удалить воздух из межволоконного пространства при пропитке не удается. Кроме этого, в связующем также имеется воздух. При последующем изготовлении изделий из таких препрегов в структуре материала после отверждения появляются микропоры, что приводит к снижению герметичности готового изделия.The disadvantage of this method is that it is not possible to completely remove air from the interfiber space when impregnated. In addition, the binder also has air. In the subsequent manufacture of products from such prepregs, micropores appear in the structure of the material after curing, which leads to a decrease in the tightness of the finished product.

За прототип принят способ получения препрега [1] стр.71, в котором наиболее важным этапом является вакуумирование нитяного наполнителя, образующего препрег, его сушка и пропитка в вакуумной камере.The prototype adopted the method of producing the prepreg [1] p. 71, in which the most important step is the evacuation of the filler forming the prepreg, drying and impregnation in a vacuum chamber.

Способ по прототипу заключается в следующем: наполнитель-нить, находящийся в вакуумной камере, сматывается с бобин, вакуумируется, подсушивается и поступает в ванну со связующим, также находящуюся в вакуумной камере, проходит отжимное устройство, сушильную печь, калибрующее устройство и наматывается на барабан. Цель вакуумирования заключается в удалении газовых включений из микротрещин и межволоконного пространства в нитях наполнителя для свободного проникновения в них связующего.The prototype method consists in the following: a filler thread located in a vacuum chamber is wound from bobbins, evacuated, dried and enters a bath with a binder, also located in a vacuum chamber, passes a squeezing device, a drying oven, a calibrating device and wound on a drum. The purpose of evacuation is to remove gas inclusions from microcracks and interfiber space in the filler threads for free penetration of the binder into them.

Недостатком прототипа является то, что не все микротрещины и межволоконные пространства успевают заполниться связующим, что приводит к снижению герметичности готовых изделий.The disadvantage of the prototype is that not all microcracks and interfiber spaces have time to fill up with a binder, which leads to a decrease in the tightness of the finished product.

Аналогом предлагаемого устройства является малогабаритная установка для получения ленточных препрегов [1], стр.72, рис. 1.19.An analogue of the proposed device is a small-sized installation for receiving tape prepregs [1], p. 72, Fig. 1.19.

Установка содержит пропиточную ванну с отжимными валиками, раскладчик нитей, формирующий из них ленту, подающий валик, цилиндрическую камеру сушки ленты с барабаном, между двумя боковыми дисками которого расположены шесть транспортеров подачи ленты, катушку с лентой препрега на намоточном устройстве, калорифер, нагнетающий вентилятор, отсасывающий вентилятор.The installation comprises an impregnating bath with squeezing rollers, a thread distributor forming a tape from them, a feeding roller, a cylindrical belt drying chamber with a drum, between which there are six belt conveyors between two lateral disks, a coil with a prepreg ribbon on a winding device, a heater, a blower fan, suction fan.

Недостатками аналога являются громоздкость камеры, длительность естественного удаления газовых включений и, как следствие, фактическое обволакивание, а не пропитка нитей, причем возврат связующего приводит к большим его затратам и ухудшает его качество.The disadvantages of the analogue are the bulkiness of the chamber, the duration of the natural removal of gas inclusions and, as a consequence, the actual enveloping, rather than the impregnation of the threads, and the return of the binder leads to its large costs and impairs its quality.

Прототипом изобретения является установка для получения препрега [1], стр.71, рис. 1.18.A prototype of the invention is a device for producing a prepreg [1], p. 71, Fig. 1.18.

Данная установка содержит вакуумную камеру, вакуумный насос, нагреватель, компенсатор уровня связующего, отжимное устройство, сушильную печь, бобину с разделительной пленкой, калибрующее устройство, нагреватель, ресивер, фильтр, вакуумный затвор, ванну со связующим, шпулярник с нитяным наполнителем, распределительный барабан.This installation contains a vacuum chamber, a vacuum pump, a heater, a binder level compensator, a squeezing device, a drying oven, a reel with a separation film, a calibrating device, a heater, a receiver, a filter, a vacuum shutter, a bath with a binder, creel with filler, a distribution drum.

Недостатком прототипа является малое время обезгаживания наполнителя, кроме того, наполнитель, погружаясь сразу в связующее, обволакивается им и не проникает в межволоконное (необезгаженное) пространство. Сама установка имеет большие габариты и стоимость.The disadvantage of the prototype is the short time of degassing of the filler, in addition, the filler, immersing immediately in the binder, is enveloped by it and does not penetrate into the interfiber (unburnt) space. The installation itself has large dimensions and cost.

Задачами изобретения являются улучшение качества смачиваемости волокон и пропитки наполнителя в препреге, снижение межволоконной и межнитяной пористости перед началом пропитки, что ведет к повышению герметичности изделий, изготавливаемых из препрегов. Кроме того, устройство для осуществления этого способа компактно и недорого в изготовлении.The objectives of the invention are to improve the quality of the wettability of the fibers and the impregnation of the filler in the prepreg, the reduction of interfiber and interfacial porosity before impregnation, which leads to increased tightness of products made from prepregs. In addition, the device for implementing this method is compact and inexpensive to manufacture.

Эти задачи решаются тем, что в способе изготовления препрега, включающем намотку наполнителя на оправку в бобины, вакуумирование и заполнение связующим, намотку наполнителя на оправку производят с объемом свободного пространства, равным требуемому содержанию связующего и не менее 0,2 от общего объема сформированной бобины, а вакуумирование производят в камере не менее 4-х часов при остаточном давлении не выше 10 мм рт.ст., причем заполнение межволоконного и межнитяного пространства бобин связующим производят помещением бобин с наполнителем в этих же условиях вакуума в связующее, и по достижении объема связующего над бобиной величиной, большей объема межволоконного и межнитяного пространства в бобине, давление в камере поднимают до величины не ниже атмосферного и выдерживают бобину в объеме связующего не менее 4-х часов, после чего дают стечь излишкам связующего.These problems are solved by the fact that in the method of manufacturing a prepreg, including winding the filler on the mandrel in the bobbins, evacuating and filling with a binder, winding the filler on the mandrel is produced with a free space equal to the required binder content and not less than 0.2 of the total volume of the formed bobbin, and evacuation is carried out in the chamber for at least 4 hours at a residual pressure of no higher than 10 mm Hg, and filling the spool and interfiber space of bobbins with binder is done by placing bobbins with filler m under the same conditions of vacuum into the binder, and when the volume of the binder above the bobbin reaches a value greater than the volume of the inter-fiber and interfiber space in the bobbin, the pressure in the chamber is raised to a value not lower than atmospheric and the bobbin is held in the binder for at least 4 hours, after which allow excess binder to drain.

В устройстве для осуществления этого способа, содержащем вакуумную камеру с вакуумным насосом, вакуумным вентилем и манометром, а также емкость со связующим, бобины с наполнителем, введена в емкость со связующем над зеркалом связующего грузовая перфорированная платформа с центральным стержнем, перпендикулярным плоскости грузовой платформы и связанным с механизмом сброса последней, при этом на грузовую платформу установлены бобины с наполнителем, чередующиеся с промежуточными перфорированными съемными платформами, а между оправками бобин и центральным стержнем расположены грузовые диски.In a device for implementing this method, comprising a vacuum chamber with a vacuum pump, a vacuum valve and a manometer, as well as a container with a binder, bobbins with filler, a perforated cargo platform with a central rod perpendicular to the plane of the cargo platform and connected with a mechanism for dumping the latter, with bobbins with filler installed on the cargo platform, alternating with intermediate perforated removable platforms, and between mandrels OBIN and central core arranged trucks wheels.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен общий вид устройства.Figure 1 shows a General view of the device.

На фиг.2 изображен процесс пропитки бобин с наполнителем связующим.Figure 2 shows the process of impregnation of bobbins with filler binder.

На фиг.3 изображен процесс удаление излишков связующего после пропитки бобин с наполнителем.Figure 3 shows the process of removing excess binder after impregnation of bobbins with filler.

На фигурах:In the figures:

1 - вакуумная камера;1 - a vacuum chamber;

2 - емкость со связующем;2 - capacity with a binder;

3 - грузовая перфорированная платформа;3 - cargo perforated platform;

4 - промежуточные перфорированные съемные платформы;4 - intermediate perforated removable platforms;

5 - смотровое окно;5 - viewing window;

6 - стопорная платформа;6 - locking platform;

7 - механизм сброса;7 - reset mechanism;

8 - грузовые диски;8 - cargo disks;

9 - оправки;9 - mandrels;

10 - уплотняющая крышка вакуумной камеры;10 - sealing cover of the vacuum chamber;

11 - бобины с наполнителем;11 - bobbins with filler;

12 - вакуумный вентиль;12 - a vacuum valve;

13 - манометр;13 - pressure gauge;

14 - связующее;14 - a binder;

15 - вакуумный насос;15 - a vacuum pump;

16 - съемная ручка;16 - removable handle;

17 - стержень для подвески грузовой перфорированной платформы;17 - rod for suspension of a cargo perforated platform;

18 - излишки связующего;18 - excess binder;

19 - центральный стержень.19 - the central rod.

Процесс изготовления препрега выполняется в следующей последовательности:The prepreg manufacturing process is performed in the following sequence:

- на оправки 9 наматывается наполнитель необходимой ширины, в качестве которого может быть использована, например, стеклонить или стеклолента, с обеспечением объема свободного пространства в бобине с наполнителем не менее 0,2 от общего объема формируемой бобины с наполнителем 11 (фиг.1).- on the mandrel 9 a filler of the required width is wound, which can be used, for example, glass fiber or glass tape, providing a free space in the bobbin with filler of at least 0.2 of the total volume of the formed bobbin with filler 11 (Fig. 1).

Если наполнитель обработан замасливателем, например, в виде парафиновой эмульсии, то приготовленные бобины с наполнителем предварительно проходят термообработку при температуре не менее 450° С в течение не менее 2-х часов для удаления этой эмульсии.If the filler is treated with a sizing agent, for example, in the form of a paraffin emulsion, then the prepared bobbins with the filler are preliminarily subjected to heat treatment at a temperature of at least 450 ° C for at least 2 hours to remove this emulsion.

Наполнитель должен быть сформирован в бобину с таким объемом свободного пространства, чтобы он был равен требуемому содержанию связующего в изготовляемом препреге. То есть бобина должна быть намотана с определенной плотностью, определяемой усилием натяжения. Необходимое содержание связующего определяется плотностью намотки бобины. Экспериментальным путем установлено, что для обеспечения содержания связующего 30-35% в пропитанном наполнителе объем свободного пространства в бобине наполнителя не должен быть менее 0,2 от общего объема формируемой бобины.The filler must be formed into a bobbin with such a volume of free space so that it is equal to the required binder content in the prepared prepreg. That is, the bobbin must be wound with a certain density, determined by the tension force. The required binder content is determined by the density of the bobbin winding. It was established experimentally that to ensure a binder content of 30-35% in the impregnated filler, the volume of free space in the filler bob should not be less than 0.2 of the total volume of the formed bobbin.

- бобины с наполнителем 11 закрепляются на перфорированной грузовой платформе 3, при этом свободное пространство в оправках 9 для намотки бобин между ними и центральным стержнем 19 заполняется грузовыми дисками 8, а между бобинами устанавливаются промежуточные перфорированные съемные платформы 4 (фиг.1);- bobbins with filler 11 are fixed on a perforated cargo platform 3, while the free space in the mandrels 9 for winding bobbins between them and the central rod 19 is filled with cargo disks 8, and intermediate perforated removable platforms 4 are installed between the bobbins (Fig. 1);

- бобины с наполнителем 11 жестко закрепляются стопорной платформой 6, и грузовая перфорированная платформа 3 удерживается в подвешенном состоянии механизмом сброса 7, например, электромагнитным механизмом, установленным на внутренней поверхности уплотняющей крышки вакуумной камеры 10 (фиг.1);- bobbins with filler 11 are rigidly fixed by the locking platform 6, and the cargo perforated platform 3 is held in suspension by a dumping mechanism 7, for example, an electromagnetic mechanism mounted on the inner surface of the sealing cover of the vacuum chamber 10 (figure 1);

- в емкость со связующим 2, расположенную внутри вакуумной камеры 1, заливается расчетное количество связующего 14 (фиг.1);- in the container with a binder 2, located inside the vacuum chamber 1, is poured the estimated amount of binder 14 (figure 1);

- уплотняющая крышка 10 вакуумной камеры с подвешенной грузовой перфорированной платформой 3 и бобины с наполнителями 11 устанавливаются на вакуумную камеру 1 (фиг.1);- the sealing cover 10 of the vacuum chamber with a suspended cargo perforated platform 3 and bobbins with fillers 11 are installed on the vacuum chamber 1 (figure 1);

- с помощью вакуумного насоса 15 удаляют газовую среду из вакуумной камеры 1, где находятся бобины с наполнителем 11 и связующее 14 (фиг.1);- using a vacuum pump 15 remove the gas medium from the vacuum chamber 1, where there are bobbins with filler 11 and a binder 14 (figure 1);

Удаление газовой среды идет до остаточного давления не выше 10 мм рт.ст. Величина такого давления определяется экспериментально и обеспечивает полное удаление воздуха из межволоконного пространства бобины и последующую качественную (без пористости) пропитку бобины связующим.The removal of the gas medium is up to a residual pressure of not higher than 10 mm Hg The magnitude of such pressure is determined experimentally and ensures complete removal of air from the interfiber space of the bobbin and the subsequent high-quality (without porosity) binder impregnation of the bobbin.

- после откачки воздуха из вакуумной камеры 1, межволоконного и межнитяного пространства бобин с наполнителем 11 и из связующего 14 до величины остаточного давления не выше 10 мм рт.ст. (по манометру 13) выполняется выдержка в течение 4-х часов (фиг.1).- after pumping air from the vacuum chamber 1, the inter-fiber and inter-filament space of the bobbins with filler 11 and from the binder 14 to a residual pressure of not higher than 10 mm Hg (by gauge 13) is held for 4 hours (figure 1).

За это время воздух полностью успевает удалиться из межволоконного и межнитяного пространства бобин с наполнителем, причем удаляется он по всей толщине бобины, начиная от наружных слоев наполнителя, в которых удаление воздуха начинается с момента начала вакуумирования, и кончая самыми глубокими слоями, прилегающими к внешней поверхности оправок 9, на которые наматывается наполнитель;During this time, the air completely manages to move away from the interfiber and interfiber space of the bobbins with filler, and it is removed along the entire thickness of the bobbin, starting from the outer layers of the filler, in which the removal of air begins from the moment vacuum begins, and ending with the deepest layers adjacent to the outer surface mandrels 9, on which the filler is wound;

- в условиях вакуума с помощью механизма сброса 7, например электромагнитного механизма, опускают бобины с наполнителем 11 вместе с грузовой перфорированной платформой 3 в связующее 14, причем погружение осуществляется на дно емкости со связующем 2 с обеспечением зазора А равного, например, 10-15 мм, что является необходимой величиной, превышающей величину объема свободного пространства бобин. Только в этом случае после заполнения межволоконного пространства бобин связующим они не оголятся.- under vacuum using a dumping mechanism 7, for example an electromagnetic mechanism, lower the bobbins with filler 11 together with the cargo perforated platform 3 into the binder 14, and immersion is carried out at the bottom of the tank with a binder 2 with a clearance A equal to, for example, 10-15 mm , which is the necessary value in excess of the amount of free space of the bobbins. Only in this case, after filling the interfiber space of the bobbins with a binder, they will not be exposed.

Увеличивать же объем связующего, чтобы поглубже опустить бобины, не имеет смысла в виду малого коэффициента использования связующего.It does not make sense to increase the volume of the binder in order to lower the reels deeper, in view of the low coefficient of utilization of the binder.

Вакуум обеспечивает не только удаление воздуха из межволоконного и межнитяного пространства бобин с наполнителем, но является средой, обеспечивающей лучшие условия смачиваемости волокон и нитей наполнителя.The vacuum provides not only the removal of air from the inter-fiber and inter-filament space of the filler bobbins, but is the medium providing the best conditions for the wettability of fibers and filler filaments.

- при полном погружении в связующее 14 бобин с наполнителем 11 давление в вакуумной емкости поднимают до величины не ниже атмосферного, открывают уплотняющую крышку вакуумной камеры 10, с помощью съемной ручки 16 вытаскивают емкость со связующем 2 и выдерживают в ней в течение не менее 4-х часов бобины с наполнителем 11 (фиг.2);- when completely immersed in a binder 14 of bobbins with a filler 11, the pressure in the vacuum container is raised to a value not lower than atmospheric, the sealing cover of the vacuum chamber 10 is opened, using a removable handle 16, the container with the binder 2 is pulled out and kept in it for at least 4 hours of bobbin with filler 11 (figure 2);

Увеличение давления во внутренней емкости для связующего 2 до величины не ниже атмосферного служит необходимым условием для принудительной пропитки бобин с наполнителем, погруженных в связующее, при этом связующее стремится заполнить образовавшиеся вакуумные полости межволоконного и межнитяного пространства в бобинах. Время выдержки бобин с наполнителем 11 в связующем 14 установлено экспериментально и определяется из условия равномерной качественной пропитки наполнителя связующим по всей глубине слоев бобин.An increase in pressure in the inner container for binder 2 to a value not lower than atmospheric serves as a necessary condition for the forced impregnation of bobbins with filler immersed in the binder, while the binder tends to fill the vacuum cavities formed between the fiber and interfacial spaces in the bobbins. The exposure time of the bobbins with filler 11 in the binder 14 is established experimentally and is determined from the condition of uniform quality impregnation of the filler with a binder over the entire depth of the layers of bobbins.

- по окончании процесса пропитки поднимают из связующего 14 бобины с наполнителем 11 с грузовой платформой 3, закрепляют их на стержне для подвески платформы 17, дают возможность стечь излишкам связующего 18 (фиг.18), снимают оправки 9 с пропитанных бобин с наполнителем 11 и направляют на намотку изделия.- at the end of the impregnation process, bobbins with filler 11 are lifted from the binder 14 with the loading platform 3, fixed on a rod for suspension of the platform 17, allow excess binder 18 to drain (Fig. 18), the mandrels 9 are removed from the soaked bobbins with filler 11 and sent on winding the product.

При осуществлении данного технического решения положительный эффект достигается за счет того, что использование предварительного вакуумирования как межволоконного и межнитяного пространства бобин с наполнителем, так и самого связующего уменьшает межволоконную пористость при пропитке наполнителя и практически полностью исключает наличие пор в материале готового изделия и тем самым обеспечивает необходимый уровень герметичности изделий типа труб, баллонов и емкостей.In the implementation of this technical solution, a positive effect is achieved due to the fact that the use of preliminary evacuation of both the inter-fiber and inter-filament spaces of the bobbins with the filler, and the binder itself reduces the inter-fiber porosity during the impregnation of the filler and almost completely eliminates the presence of pores in the finished product material and thereby provides the necessary level of tightness of products such as pipes, cylinders and containers.

Экспериментально установлено, что толщина стенки труб, равная 1-1,2 мм обеспечивает газопроницаемость по гелию не более 1,5· 10-9 см3· см/см2· с· атм.It was experimentally established that the pipe wall thickness equal to 1-1.2 mm ensures helium gas permeability of not more than 1.5 · 10 -9 cm 3 · cm / cm 2 · s · atm.

Предлагаемый способ изготовления препрега обеспечивает равномерную по толщине бобин с наполнителем пропитку связующим, а процесс вакуумирования уменьшает пористость в структуре препрега и готовом изделии.The proposed method for the manufacture of the prepreg provides a uniform thickness of the bobbins with filler impregnation with a binder, and the vacuum process reduces the porosity in the structure of the prepreg and the finished product.

Источники информацииSources of information

1. Буланов И.М., Воробей В.В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, М., 1998 г., с.15, с.71, с.72.1. Bulanov I.M., Vorobey V.V. Technology of rocket and aerospace structures from composite materials. Publishing House MSTU. N.E. Bauman, M., 1998, p. 15, p. 71, p. 72.

2. Цыплаков О.Г. Производство судовых крупногабаритных изделий из стеклопластика. Л.: Судостроение, 1967 г.2. Tsyplakov O. G. Manufacture of shipboard large fiberglass products. L .: Shipbuilding, 1967

3. Цыплаков О.Г. Основы формования стеклопластиковых оболочек. Л.: Машиностроение, 1968 г.3. Tsyplakov O. G. Fundamentals of the formation of fiberglass shells. L .: Engineering, 1968

4. Сборник статей. Методы переработки и свойства армированных пластиков. ВНИИ авиационных материалов, ОНТИ, М., 1968 г.4. Collection of articles. Processing methods and properties of reinforced plastics. All-Russian Research Institute of Aviation Materials, ONTI, M., 1968

Claims (2)

1. Способ изготовления препрега, включающий намотку наполнителя на оправку бобины, вакуумирование и заполнение связующим, отличающийся тем, что намотку наполнителя на оправку производят с объемом свободного пространства, равным требуемому содержанию связующего и не менее 0,2 общего объема сформированной бобины, а вакуумирование производят в камере не менее 4 ч при остаточном давлении не выше 10 мм рт.ст., причем заполнение межволоконного и межнитяного пространства бобин связующим производят помещением бобин с наполнителем в этих же условиях вакуума в связующее и по достижении объема связующего над бобиной более объема межволоконного и межнитяного пространства в бобине давление в камере поднимают до величины не ниже атмосферного и выдерживают бобину в объеме связующего не менее 4 ч, после чего дают стечь излишкам связующего.1. A method of manufacturing a prepreg, including winding the filler on the mandrel of the bobbin, evacuating and filling with a binder, characterized in that the winding of the filler on the mandrel is produced with a free space equal to the required binder content and at least 0.2 of the total volume of the formed bobbin, and evacuation is carried out in the chamber for at least 4 hours at a residual pressure of no higher than 10 mm Hg, and filling the bobbin space between the fibers and the baffle with a binder is carried out by placing bobbins with filler in the same conditions vacuum in the binder and when the volume of the binder above the bobbin reaches the volume of the inter-fiber and interfacial space in the bobbin, the pressure in the chamber is raised to a value not lower than atmospheric and the bobbin is kept in the binder for at least 4 hours, after which excess binder is drained. 2. Устройство для изготовления препрега, содержащее вакуумную камеру с вакуумным насосом, вакуумным вентилем и манометром, емкость со связующим, бобины с наполнителем, отличающееся тем, что в него введена в емкость со связующим над зеркалом связующего грузовая перфорированная платформа с центральным стержнем, перпендикулярным плоскости перфорированной грузовой платформы и связанным с механизмом сброса последней, при этом на грузовую перфорированную платформу установлены бобины с наполнителем, чередующиеся с промежуточными перфорированными съемными платформами, а между оправками бобин и центральным стержнем расположены грузовые диски.2. A device for the manufacture of a prepreg containing a vacuum chamber with a vacuum pump, a vacuum valve and a manometer, a container with a binder, bobbins with filler, characterized in that a perforated freight platform with a central rod perpendicular to the plane is inserted into the container with a binder above the binder mirror perforated cargo platform and associated with the discharge mechanism of the latter, while on the cargo perforated platform installed bobbins with filler, alternating with intermediate perforated annymi removable platforms, and between the mandrel reels and central core arranged trucks wheels.
RU2003118044/12A 2003-06-19 2003-06-19 Method of manufacturing of a prepreg and a device for its realization RU2243093C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003118044/12A RU2243093C1 (en) 2003-06-19 2003-06-19 Method of manufacturing of a prepreg and a device for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003118044/12A RU2243093C1 (en) 2003-06-19 2003-06-19 Method of manufacturing of a prepreg and a device for its realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2243093C1 true RU2243093C1 (en) 2004-12-27
RU2003118044A RU2003118044A (en) 2005-01-10

Family

ID=34388239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003118044/12A RU2243093C1 (en) 2003-06-19 2003-06-19 Method of manufacturing of a prepreg and a device for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2243093C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808625C1 (en) * 2023-04-12 2023-11-30 Общество с ограниченной ответственностью "Ниагара" Pressure impregnation device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3727185A1 (en) * 1987-08-14 1989-02-23 Lentia Gmbh METHOD FOR THE CONTINUOUS PRODUCTION OF PREPREGS WITH A HIGH FIBER WEIGHT
US5126085A (en) * 1990-12-07 1992-06-30 Dexter Composites, Inc. Process for preparing polyimide sheet molding compound
EP0878290A2 (en) * 1997-05-15 1998-11-18 Toray Industries, Inc. Cloth prepreg and wet process for manufacturing the same
RU2145922C1 (en) * 1997-07-30 2000-02-27 Постнов Вячеслав Иванович Method of impregnating long-cut filler and plant for realization of this method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3727185A1 (en) * 1987-08-14 1989-02-23 Lentia Gmbh METHOD FOR THE CONTINUOUS PRODUCTION OF PREPREGS WITH A HIGH FIBER WEIGHT
US5126085A (en) * 1990-12-07 1992-06-30 Dexter Composites, Inc. Process for preparing polyimide sheet molding compound
EP0878290A2 (en) * 1997-05-15 1998-11-18 Toray Industries, Inc. Cloth prepreg and wet process for manufacturing the same
RU2145922C1 (en) * 1997-07-30 2000-02-27 Постнов Вячеслав Иванович Method of impregnating long-cut filler and plant for realization of this method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БУЛАНОВ И.М., ВОРОБЕЙ В.В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998, с.71. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808625C1 (en) * 2023-04-12 2023-11-30 Общество с ограниченной ответственностью "Ниагара" Pressure impregnation device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003118044A (en) 2005-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3384505A (en) Impregnation and partial polymerization of resin coated wound glass fiber package
US2792324A (en) Method of manufacturing hollow articles composed of resin impregnated yarn windings
US6099906A (en) Immersion process for impregnation of resin into preforms
US2558855A (en) Rod comprising bonded fibrous material and method of making same
JP2010514592A5 (en)
JPH0544908B2 (en)
CN111350938A (en) Pressure vessel and method for manufacturing the same
US3480499A (en) Method of making low-void filament wound structures
US3391050A (en) Glass filament tape
CN109551778B (en) Method for manufacturing high-pressure tank
JPH0319413B2 (en)
RU2243093C1 (en) Method of manufacturing of a prepreg and a device for its realization
US4687685A (en) Process for impregnating a planar compressible carrier material with synthetic resin, as well as device for working this process
US5133995A (en) Process and device for preimpregnating reinforcing elements usable for making a composite material, product obtained
KR20180066396A (en) Manufacturing apparatus for tow prepreg and method thereof
CN101668793A (en) composite material
KR20190117990A (en) Fiber composite material manufacturing device using cartridge heater
JPH10146896A (en) Method and apparatus for producing hose for applying lining to pipeline and duct system
CN113321532A (en) Filament wound high denier alumina fiber assemblies and methods of making the same
US5178907A (en) Process for the fabrication of high density continuous fiber preforms
CN220789085U (en) Carbon fiber bundle sizing device
JPH08103967A (en) Method and apparatus for manufacturing frp cylinder
CN116397405A (en) A carbon fiber online surface treatment and dipping device and preparation method
JPH03176125A (en) Manufacture of pipe of composite material based on fabrk and resin
US4287237A (en) Process for impregnating spools of textile with a liquid composition

Legal Events

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

Effective date: 20050620