RU2418116C1

RU2418116C1 - Device to impregnate fibre material with binder

Info

Publication number: RU2418116C1
Application number: RU2009146413/05A
Authority: RU
Inventors: Николай Владимирович Выморков (RU); Николай Владимирович Выморков; Александр Федорович Короткий (RU); Александр Федорович Короткий; Сергей Александрович Короткий (RU); Сергей Александрович Короткий; Николай Васильевич Мухин (RU); Николай Васильевич Мухин; Владимир Васильевич Викулин (RU); Владимир Васильевич Викулин
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-05-10

Abstract

FIELD: textile, paper. ^ SUBSTANCE: device comprises a reservoir and a nozzle to supply binder in it. The working surface of the reservoir is arranged as flat and has two holes arranged in the form of slots of equal width displaced to the opposite sides parallel to each other so that their ends are at a single line passing through the centre of plane of the working surface perpendicularly to it and slot holes. Each slot hole is equipped with a movable lock stand and a press plate that closes the slot hole and is coupled with the stand and the working surface of the reservoir. Each movable lock stand may have a slot arranged according to the shape of the press plate coupled with the opposite lock stand. The device may additionally contain metering planks, which are rigidly connected to the press plates by means of stems. ^ EFFECT: device provides for the possibility to impregnate fibrous materials of various with binders of different viscosity with improvement of the produced prepreg quality and possibility to measure prepreg thickness in process of impregnation. ^ 3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение может быть использовано в судо-, авиа-, машиностроении при получении препрегов из волокнистых наполнителей для изготовления слоистых пластиков и фольгированных диэлектриков, особенно для изготовления калиброванных по толщине однонаправленных ленточных препрегов на основе наполнителей: стекло-, органо-, углеволокон и связующих: компаундов, растворов и расплавов любой вязкости до 25 Па·сек.The invention can be used in shipbuilding, aircraft, and mechanical engineering for producing prepregs from fibrous fillers for the manufacture of laminated plastics and foil dielectrics, especially for the manufacture of unidirectional tape prepregs calibrated by thickness based on fillers: glass, organo, carbon fibers and binders: compounds , solutions and melts of any viscosity up to 25 Pa · sec.

Известно устройство для пропитки длинномерных волокнистых материалов, включающие ванну со связующим и отжимные ролики, а для жгутов - дополнительно распределительную гребенку (Батаев А.А., Батаев Е.А. Композиционные материалы: строение, получение, применение. Учебное пособие. - М.: Университетская книга, Логос, с. 280-281).A device for impregnating long fibrous materials, including a bath with a binder and squeeze rollers, and for bundles - additional distribution comb (Bataev A.A., Bataev E.A. Composite materials: structure, preparation, use. Textbook. - M. : University Book, Logos, pp. 280-281).

Недостатком этого устройства является невозможность осуществления пропитки волокнистого материала связующим большой вязкости. Испарение растворителей из ванны со связующим приводит к ухудшению экологии, постепенному увеличению вязкости связующего и, следовательно, к неравномерности пропитки. Кроме того, устройство позволяет измерять толщину однонаправленного препрега только после его выхода из сушильной камеры.The disadvantage of this device is the inability to impregnate the fibrous material with a binder of high viscosity. The evaporation of solvents from a bath with a binder leads to environmental degradation, a gradual increase in the viscosity of the binder and, consequently, to uneven impregnation. In addition, the device allows you to measure the thickness of the unidirectional prepreg only after it leaves the drying chamber.

Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство для пропитки волокнистого материала - стеклоткани - связующим, содержащее пропитывающий барабан с рядом отверстий, выполненных в виде щелей и расположенных по образующей барабана в шахматном порядке, и патрубок для подачи связующего в барабан. Устройство также содержит средство для подачи в барабан инициирующего агента, содержащее емкость и связанное с ней сопло, установленное на патрубке для подачи связующего, причем на наружной поверхности барабана в зоне расположения отверстий выполнено углубление (Авт. св. СССР №546671, кл. ДО6 1/16, оп. 1977).The closest adopted for the prototype is a device for impregnating a fibrous material - fiberglass - binder, containing an impregnating drum with a number of holes made in the form of slots and located along the generatrix of the drum in a checkerboard pattern, and a pipe for feeding the binder into the drum. The device also contains means for supplying an initiating agent to the drum, containing a container and a nozzle associated with it, mounted on a nozzle for supplying a binder, and a recess is made on the outer surface of the drum in the area of the holes (Aut. St. USSR No. 546671, class DO6 1 / 16, op. 1977).

Недостатком известного устройства является невозможность регулирования количества нанесенного связующего. Кроме того, в известном устройстве пропитка осуществляется путем «продавливания» связующего сквозь стеклоткань, а излишки связующего, прежде чем вернуться в подающий насос, находятся в ванне, где происходит испарение растворителей, приводя к ухудшению экологии, увеличению вязкости связующего и, как следствие, неравномерности наноса. Известное устройство позволяет пропитывать только те материалы, ширина которых равна или больше длины углубления на поверхности барабана, и не эффективно для пропитки однонаправленных волокон.A disadvantage of the known device is the inability to control the amount of applied binder. In addition, in the known device, the impregnation is carried out by “pushing” the binder through the glass cloth, and excess binder, before returning to the feed pump, is in the bath, where the evaporation of solvents occurs, leading to environmental degradation, an increase in the viscosity of the binder and, as a result, unevenness sediment. The known device allows to impregnate only those materials whose width is equal to or greater than the length of the recess on the surface of the drum, and is not effective for impregnation of unidirectional fibers.

Задачей изобретения является создание устройства для пропитки волокнистого материала связующим, которое позволяло бы получать препреги путем пропитки связующим волокнистых материалов различной ширины и обеспечивать равномерность наноса связующего на материал.The objective of the invention is to provide a device for impregnating a fibrous material with a binder, which would allow to obtain prepregs by impregnating a binder of fibrous materials of different widths and to ensure uniformity of the application of the binder on the material.

Эта задача достигается тем, что устройство для пропитки волокнистого материала связующим, включающее пропиточный узел, выполненный в виде емкости с отверстиями, и патрубок для подачи связующего в пропитывающий узел, отличается тем, что емкость имеет плоскую рабочую поверхность, на которой выполнены два отверстия в виде щелей равной ширины, смещенных в противоположные стороны параллельно друг другу таким образом, что их торцы находятся на одной линии, проходящей через центр плоской рабочей поверхности перпендикулярно ей и щелевым отверстиям, причем каждое щелевое отверстие снабжено подвижной запорной стойкой, сопряженной с плоской рабочей поверхностью емкости, а каждая подвижная запорная стойка сопряжена с плотно прилегающей к ней и к плоской рабочей поверхности емкости прижимной пластиной, закрывающей щелевое отверстие.This task is achieved in that the device for impregnating the fibrous material with a binder, including an impregnating unit made in the form of a container with holes, and a nozzle for supplying a binder in the impregnating unit, is characterized in that the container has a flat working surface on which two holes are made in the form slots of equal width, displaced in opposite directions parallel to each other so that their ends are on the same line passing through the center of the flat working surface perpendicular to it and the slotted opening tions, each slotted hole provided with a movable locking stand, paired with a flat working surface of the tank, and each movable locking stand is paired with a pressure plate that closes the slot and closing to it and to the flat working surface of the tank.

Устройство для пропитки волокнистого материала связующим отличается тем, что каждая подвижная запорная стойка может иметь паз, выполненный по форме прижимной пластины, сопряженной с противоположной подвижной запорной стойкой.A device for impregnating a fibrous material with a binder is characterized in that each movable locking stand may have a groove made in the form of a pressure plate mating with the opposite movable locking stand.

Устройство для пропитки волокнистого материала связующим отличается тем, что может дополнительно содержать мерные планки, жестко соединенные с прижимными пластинами посредством штоков.A device for impregnating a fibrous material with a binder is characterized in that it can further comprise measuring strips rigidly connected to the pressure plates by means of rods.

Заявляемая конструкция устройства обеспечивает пропитку различных по ширине волокнистых материалов с максимальной шириной, равной сумме длин двух отверстий, выполненных в виде щелей. При пропитке материалов меньшей ширины подвижные запорные стойки перекрывают свободные от пропитываемого волокнистого материала участки щелевых отверстий и препятствуют свободному вытеканию связующего.The inventive design of the device provides impregnation of various widths of fibrous materials with a maximum width equal to the sum of the lengths of two holes made in the form of slits. When impregnating materials with a smaller width, the movable locking racks overlap the areas of slotted openings free from the impregnated fibrous material and prevent the free flow of the binder.

Прижимные пластины обеспечивают более плотное прижатие как тканых, так и нетканых пропитываемых волокнистых материалов к щелевым отверстиям, чем достигается более равномерная и качественная пропитка.The pressure plates provide a more tight compression of both woven and non-woven impregnated fibrous materials to the slotted holes, thereby achieving a more uniform and high-quality impregnation.

В процессе получения тонких (от 0,08 до 0,15 мм) однонаправленных препрегов наличие прижимных пластин необходимо для предотвращения свободного вытекания связующего через свободные зоны щелевых отверстий, периодически возникающие между волокнами из-за дефекта или перекручивания одного из жгутов. Кроме того, посредством прижимных пластин реализуется возможность измерения толщины препрега непосредственно в процессе пропитки. Наличие в подвижных запорных стойках пазов, выполненных по форме прижимных пластин, обеспечивает очень близкое подведение подвижных запорных стоек друг к другу, а следовательно, получение очень узких (ленточных) препрегов.In the process of obtaining thin (from 0.08 to 0.15 mm) unidirectional prepregs, the presence of pressure plates is necessary to prevent free flow of the binder through the free zones of the slotted holes that periodically occur between the fibers due to a defect or twisting of one of the bundles. In addition, by means of pressure plates, it is possible to measure the thickness of the prepreg directly during the impregnation process. The presence in the movable locking racks of the grooves, made in the form of pressure plates, provides a very close summing of the movable locking racks to each other, and therefore, obtaining very narrow (tape) prepregs.

Таким образом вышеназванные отличительные признаки в совокупности обеспечивают достижение заявленного технического результата.Thus, the above distinguishing features together ensure the achievement of the claimed technical result.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для пропитки волокнистого материала связующим, вид сверху.Figure 1 presents a General view of a device for impregnating a fibrous material with a binder, top view.

На фиг.2 - описываемое устройство, вид сбоку.Figure 2 - described device, side view.

На фиг.3 и 4 - пропиточное устройство, поперечные разрезы.Figure 3 and 4 - impregnating device, transverse sections.

На фиг.5 - плоская рабочая поверхность емкости.Figure 5 is a flat working surface of the tank.

На фиг.6 - устройство во время работы, вид сверху.Figure 6 - device during operation, top view.

На фиг.7 - то же, вид сбоку.In Fig.7 is the same side view.

Устройство содержит емкость 1, патрубок 2 для подачи в нее связующего, плоскую рабочую поверхность 3, на которой имеются два отверстия 4 и 5, выполненные в виде щелей равной ширины, смещенных в противоположные стороны параллельно друг другу. Каждое щелевое отверстие снабжено подвижной запорной стойкой 6, сопряженной с плоской рабочей поверхностью 3 емкости 1 посредством подпружиненного ролика 7. Подвижные запорные стойки 6 связаны обратным винтом 8 и снабжены подпружиненными к ним и к плоской рабочей поверхности 3 емкости 1 посредством пружин 9 прижимными пластинами 10, закрывающими щелевые отверстия 4 и 5. Посредством штоков 11, проходящих через отверстия в держателях 12, прижимные пластины 10 крепятся к мерным планкам 13. При этом длина штоков 11 отрегулирована таким образом, что рабочие поверхности подвижных запорных стоек 6 и прижимных пластин 10 образуют единую плоскость без щелей и ступенек по линии соприкосновения.The device comprises a container 1, a pipe 2 for supplying a binder to it, a flat working surface 3, on which there are two holes 4 and 5, made in the form of slots of equal width, displaced in opposite directions parallel to each other. Each slot hole is equipped with a movable locking stand 6, conjugated with a flat working surface 3 of the container 1 by means of a spring-loaded roller 7. The movable locking posts 6 are connected by a reverse screw 8 and provided with spring plates 9 pressed to them and to the flat working surface 3 of the container 1, closing the slotted holes 4 and 5. By means of the rods 11 passing through the holes in the holders 12, the pressure plates 10 are attached to the measuring bars 13. In this case, the length of the rods 11 is adjusted so that The surfaces of the movable locking posts 6 and the pressure plates 10 form a single plane without gaps and steps along the contact line.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Поднимают прижимные пластины 10 и через патрубок 2 подают связующее в емкость 1 до появления его в щелевых отверстиях 4 и 5. После этого отключают подачу связующего и пропускают волокнистый материал 14 под прижимными пластинами 10, разравнивают его по плоской рабочей поверхности 3 емкости 1 и обратным винтом 8 подводят подвижные запорные стойки 6 к краям волокнистого материала 14, перекрывая свободные от него участки щелевых отверстий 4 и 5 от вытекания связующего. При этом подпружиненный ролик 7 плотно прижимает подвижные стойки 6 к плоской рабочей поверхности 3 емкости 1, обеспечивая противодавление связующему. Опускают прижимные пластины 10 на волокнистый материал 14. Пружины 9, воздействуя на прижимные пластины 10, обеспечивают плотное прижатие волокнистого материала 14 к плоской рабочей поверхности 3 емкости 1, улучшая качество пропитки. Устанавливают требуемую скорость протягивания волокнистого материала 14 через устройство и требуемую скорость подачи связующего в емкость 1. При этом связующее через щелевые отверстия 4 и 5 вдавливается в движущийся волокнистый материал 14, обеспечивая равномерность наноса связующего.The clamping plates 10 are lifted and the binder is fed through the nozzle 2 into the container 1 until it appears in the slotted holes 4 and 5. After that, the binder is turned off and the fibrous material 14 is passed under the clamping plates 10, it is leveled on the flat working surface 3 of the container 1 and the reverse screw 8 move the movable locking racks 6 to the edges of the fibrous material 14, blocking the areas of slotted openings 4 and 5 that are free from it from leakage of the binder. While the spring-loaded roller 7 tightly presses the movable struts 6 to the flat working surface 3 of the tank 1, providing back pressure to the binder. The pressure plates 10 are lowered onto the fibrous material 14. The springs 9, acting on the pressure plates 10, provide a tight pressing of the fibrous material 14 to the flat working surface 3 of the container 1, improving the quality of impregnation. Set the required speed of drawing the fibrous material 14 through the device and the required feed rate of the binder into the container 1. In this case, the binder is pressed into the moving fibrous material 14 through slotted openings 4 and 5, ensuring uniformity of the binder deposit.

Определяют толщину получаемого таким образом препрега по высоте поднятия мерных планок 13 относительно держателей 12 посредством штоков 11. При изменении ширины пропитываемого волокнистого материала 14 сводят или разводят подвижные запорные стойки 6 обратным винтом 8.The thickness of the prepreg obtained in this way is determined by the height of the raising of the measuring strips 13 relative to the holders 12 by means of rods 11. When changing the width of the impregnated fibrous material 14, the movable locking posts 6 are reduced or parted with the reverse screw 8.

Claims

1. A device for impregnating a fibrous material with a binder, comprising an impregnating unit made in the form of a container with holes, and a nozzle for supplying a binder to the impregnating unit, characterized in that the container has a flat working surface on which two holes are made in the form of slots of equal width, displaced in opposite directions parallel to each other so that their ends are on the same line passing through the center of the flat working surface perpendicular to it and the slit holes, each slot th opening is provided with movable locking bar, mating with a flat working surface of the vessel, and each movable locking strut is associated with a tight-fitting thereto and a flat working surface of the container presser plate covering the slitted opening.

2. The device according to claim 1, characterized in that each movable locking stand has a groove made in the form of a pressure plate paired with the opposite locking stand.

3. The device according to claim 2, characterized in that it further comprises measuring strips rigidly connected to the pressure plates by means of rods.