СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕПРЕГА Российский патент 2012 года по МПК C08J5/24 B29B15/12 B32B27/00 

Описание патента на изобретение RU2447097C1

Изобретение относится к способам изготовления препрега на основе тканого наполнителя различного переплетения из углеродных, стеклянных, органических волокон, используемого для изготовления изделий транспортного, авиационно-космического и другого назначения, в частности трехслойных панелей интерьера.

Известен способ изготовления препрега путем пропитки тканевой основы полимерным материалом с удалением (отжимом) излишков полимерного материала с помощью отжимных валков и последующей ее сушкой (патент Японии №59-133016).

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет изготавливать препреги с неодинаковым (асимметричным) наносом связующего на стороны тканого наполнителя, т.к. пропитка наполнителя в одну стадию в ванне с последующим отжимом валками полимерного связующего создает равномерную пропитку наполнителя.

Известен способ изготовления препрега путем нанесения на тканевую основу расплава полимерного материала через устройство с щелевым зазором только с одной стороны наполнителя, а другая сторона препрега не покрывается связующим (заявка США №2004091622).

Недостатком этого способа является то, что нанесение связующего проводится на сухой наполнитель и только с одной стороны, при этом не обеспечивается равномерная пропитка самого наполнителя по толщине.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ изготовления препрега, который включает равномерную двухстадийную пропитку тканого наполнителя полимерным связующим, причем первая пропитка производится в ванне с 5÷20%-ным раствором связующего, а после сушки наполнителя на второй стадии проводят вторую его пропитку в ванне с 49-65%-ным раствором связующего и сушку наполнителя в горизонтальной камере (патент РФ №2321606).

Недостатком препрега, полученного по способу-прототипу, являются недостаточно высокие прочностные характеристики получаемых изделий.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа, позволяющего изготавливать препрег с повышенными прочностными характеристиками.

Для решения поставленной технической задачи предложен способ изготовления препрега, включающий двухстадийную обработку тканого наполнителя фенолформальдегидным связующим с последующей сушкой, отличающийся тем, что первую обработку тканого наполнителя проводят путем пропитки его 65-75%-ным раствором фенолформальдегидного связующего с получением препрега, после первой обработки проводят отжим связующего, затем сушку, а вторую обработку осуществляют путем нанесения слоя фенолформальдегидного связующего с концентрацией 81-88% на внешнюю сторону препрега при избыточном давлении через фильеру, после чего проводят термообработку препрега при температуре 160÷180°С.

В качестве наполнителя используют длинномерный материал в виде ткани на основе углеродных, стеклянных, органических волокон или их сочетаний.

После первой обработки проводят отжим связующего через вращающиеся отжимные валки с зазором между ними, размер которого не превышает толщину наполнителя на 20÷30%.

Сушку наполнителя после первой обработки осуществляют радиационным методом при температуре 130-160°С.

Нанесение на препрег слоя фенолформальдегидного связующего осуществляют через фильеру со щелевым зазором, размер которого превышает толщину наполнителя на 30÷70%.

Отжим связующего после первой обработки можно проводить любым из известных методов, но предпочтительнее проводить отжим через вращающиеся отжимные валки с заданным зазором.

Сушку после отжима связующего можно проводить любыми методами, например инфракрасными лампами или нагретым потоком воздуха, однако более предпочтительным методом при выбранном диапазоне температур является радиационный, т.к. радиационным методом можно быстрее достичь высоких температур.

Способ изготовления препрега на основе тканей различного переплетения, выполненных на основе углеродных, стеклянных, органических, полимерных волокон или различных их сочетаний, заключается в следующем: ткань с устройства для крепления рулона перемещается со скоростью 0,5÷1,2 м/мин через термокамеру для удаления адсорбированной влаги и замасливателя, а затем на первую обработку в пропиточную ванну с фенолформальдегидным связующим, имеющим концентрацию 65÷75%, и после этого поступает на отжимные валы, между которыми установлен зазор размером меньше толщины тканого наполнителя на 20-30%. Сушку препрега после первой обработки проводят радиационным методом в камере при температуре 130÷160°С. Вторую обработку осуществляют нанесением при избыточном давлении 0,05-0,15 МПа слоя фенолформальдегидного связующего, имеющего концентрацию 81÷88%, через фильеру с регулируемым щелевым зазором, размер которого превышает толщину наполнителя на 30÷70%, на внешнюю сторону препрега. Термообработка препрега после второй обработки осуществляется при прохождении через термокамеру со скоростью 0,5÷1,2 м/мин, при температуре 160÷180°С. После термообработки готовый препрег наматывают на гильзу в рулон через разделительную пленку. Для пропитки на обеих стадиях используется связующее одного состава с разной концентрацией.

Заявляемый способ изготовления препрега позволяет обеспечить равномерность пропитки по всей толщине тканого наполнителя и получить препрег с асимметричным наносом связующего независимо от типа наполнителя и полимерного связующего, а также от ширины ткани. Прочностные характеристики изделий, в частности трехслойных сотовых панелей, повышаются за счет образования между обшивками и стенками сотового заполнителя более крупных галтелей связующего.

Примеры осуществления

Пример 1.

Стеклоткань Т-15П-76 (ТУ 6-48-107-94) сатинового плетения толщиной 0,15 мм со скоростью движения 1,0±0,1 м/мин поступает на первую обработку в пропиточную ванну с фенолоформальдегидным связующим РС-Н (ТУ 1-595-12-896-2006) 75% концентрации, и полученный препрег после отжима с зазором 0,12 мм между отжимными валками проходит сушку радиационным методом в термокамере при температуре 130°С. При второй обработке препрег поступает в фильеру с щелевым зазором 0,3 мм, в которую подается под давлением 0,1 МПа связующее РС-Н с 83% концентрацией. После нанесения слоя связующего на внешнюю сторону препрега он проходит через камеру термообработки с температурой 160°С.

Технология изготовления препрега по примерам 2 и 3 аналогична примеру 1. В примере 2 использована углеродная ткань арт.4510 саржевого плетения, в примере 3 - ткань Т-42 полотняного плетения, состоящая из стеклонитей и арамидных нитей СВМ. Технологические параметры пропитки приведены в таблице 1, показатели препрега - в таблице 2.

Таблица 1 № п/п Технологические параметры пропитки Примеры по изобретению 1 2 3 1 Концентрация связующего в ванне при первой пропитке, мас.% 65 70 75 2 Температура сушки после первой пропитки, °С 130 145 160 3 Концентрация связующего при второй пропитке, мас.% 88 81 85 4 Температура термообработки после второй пропитки, °С 160 175 180 5 Зазор между отжимными валками, мм 0,12 0,1 0,1 6 Зазор в фильере, мм 0,3 0,2 0,2 7 Скорость движения тканого наполнителя, м/мин 0,5-0,6 0,8-0,9 1,1-1,2

Таблица 2 Показатели препрегов Примеры по изобретению 1 2 3 Массовая доля содержания связующего в препреге, % 50 52 54 Массовая доля содержания растворимой смолы, не менее, % 94 96 97 Массовая доля содержания летучих веществ, не более, % 4,8 5,2 5,5

Из препрега на основе стеклоткани Т-15(П)-76 с равномерным наносом связующего РС-Н-М и из препрега на основе стеклоткани Т-15(П)-7б с асимметричным наносом связующего РС-Н-М, имеющих одинаковое общее содержание связующего, бесклеевым методом были изготовлены трехслойные сотовые панели. Механические характеристики изготовленных трехслойных панелей приведены в таблице 3.

Таблица 3 Трехслойная сотовая панель с обшивками из препрега с равномерным наносом связующего Трехслойная сотовая панель с обшивками из препрега с асимметричным наносом связующего Усилие отдира обшивки от сот, Н·м/м 12,9 15,5 Предел прочности при равномерном отрыве, МПа 2,56 3,24 Предел прочности при 4-х точечном изгибе, МПа 274,0 294,6

Из данных таблицы 3 следует, что предложенный способ позволяет получить препреги с асимметричным наносом полимерного связующего на основе тканей из углеродных, стеклянных, органических волокон или их сочетаний, в т.ч. с различными видами их переплетения, со свойствами, обеспечивающими более высокие прочностные характеристики получаемых изделий. Изделия, изготовленные из препрега, полученного заявляемым способом, в частности трехслойные сотовые панели, имеют на 25-30% более высокие прочностные характеристики по сравнению с прототипом.

Похожие патенты RU2447097C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПРЕГА 2008
  • Закиров Ильдус Мухаметгалеевич
  • Никитин Александр Владимирович
  • Акишев Ниаз Ирекович
  • Алексеев Кирилл Анатольевич
RU2392285C1
ФТАЛОНИТРИЛЬНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ И КОМПОЗИЦИЯ НА ЕГО ОСНОВЕ, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2021
  • Булгаков Борис Анатольевич
  • Морозов Олег Сергеевич
  • Бабкин Александр Владимирович
  • Полякова Дарья Игоревна
  • Кепман Алексей Валерьевич
RU2789601C1
ЭПОКСИДНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ, ПРЕПРЕГ НА ЕГО ОСНОВЕ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ ПРЕПРЕГА 2006
  • Муханова Елена Ефимовна
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Пониткова Екатерина Максимовна
  • Мухаметов Рамиль Рифович
  • Румянцев Алексей Федорович
  • Кувшинов Николай Петрович
RU2307136C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРИВОЛИНЕЙНОЙ ТРЕХСЛОЙНОЙ КОМПОЗИТНОЙ ПАНЕЛИ 2017
  • Калачев Александр Владимирович
  • Мухамадуллин Ильдар Хатыбович
RU2685218C1
Гибкий слоистый композиционный материал с высокой абляционной стойкостью 2020
  • Гареев Артур Радикович
  • Данилов Егор Андреевич
  • Панина Кира Сергеевна
  • Никольчинкин Александр Александрович
  • Ходнев Андрей Дмитриевич
  • Ахматов Юрий Евгеньевич
  • Самойлов Владимир Маркович
RU2754144C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ КЛЕЕВ И КЛЕЕВЫХ ПРЕПРЕГОВ С ТЕРМОРЕАКТИВНЫМ ПОЛИМЕРНЫМ СВЯЗУЮЩИМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2004
  • Аниховская Л.И.
  • Батизат Д.В.
  • Дементьева Л.А.
  • Сереженков А.А.
  • Хайретдинов Р.Х.
RU2254172C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2002
  • Богачев Е.А.
  • Фатеев В.Н.
  • Порембский В.И.
  • Цыпкин М.А.
  • Костин В.И.
  • Лизунов А.В.
RU2208000C1
СТЕКЛОПЛАСТИК И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2014
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Чурсова Лариса Владимировна
  • Дорошенко Николай Иванович
  • Баранов Юрий Леонидович
  • Попов Юрий Олегович
  • Колокольцева Татьяна Вениаминовна
  • Лукина Наталия Филипповна
  • Котова Елена Владимировна
RU2560419C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОФРИРОВАННОГО ЛИСТА ДЛЯ ТЕПЛООБМЕННИКА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2014
  • Богачев Евгений Акимович
  • Елаков Александр Борисович
  • Белоглазов Александр Павлович
  • Быков Леонид Владимирович
RU2562274C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ТОЛСТОСТЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2005
  • Яламов Йордан Стоянов
  • Яламов Стефан Йорданов
  • Козловский Николай Николаевич
RU2301148C1

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕПРЕГА

Изобретение относится к способам изготовления препрега на основе длинномерного тканого наполнителя различного переплетения и может использоваться для изготовления изделий транспортного, авиационно-космического и другого назначения. Способ изготовления препрега включает пропитку тканого наполнителя 65-75%-ным раствором фенолформальдегидного связующего, отжим через вращающиеся отжимные валки, сушку радиационным методом при температуре 130-160°С. Затем наносят слой полимерного связующего с концентрацией 81-88% на внешнюю сторону препрега при избыточном давлении и термообрабатывают препрег при температуре 160-180°С. Способ позволяет изготавливать препреги с асимметричным наносом полимерного связующего на основе тканей из углеродных, стеклянных, органических волокон или их сочетаний, с высокими прочностными характеристиками получаемых изделий. 4 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

Формула изобретения RU 2 447 097 C1

1. Способ изготовления препрега, включающий двухстадийную обработку тканого наполнителя фенолформальдегидным связующим с последующей сушкой, отличающийся тем, что первую обработку тканого наполнителя проводят путем пропитки его 65-75%-ным раствором фенолформальдегидного связующего с получением препрега, после первой обработки проводят отжим связующего, затем сушку, а вторую обработку осуществляют путем нанесения слоя фенолформальдегидного связующего с концентрацией 81-88% на внешнюю сторону препрега при избыточном давлении через фильеру, после чего проводят термообработку препрега при температуре 160-180°С.

2. Способ изготовления препрега по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют длинномерный материал в виде ткани на основе углеродных, стеклянных, органических волокон или их сочетаний.

3. Способ изготовления препрега по п.1, отличающийся тем, что отжим связующего осуществляют через вращающиеся валки с зазором между ними, не превышающим толщину наполнителя на 20-30%.

4. Способ изготовления препрега по п.1, отличающийся тем, что сушку после первой обработки осуществляют радиационным методом при температуре 130-160°С.

5. Способ изготовления препрега по п.1, отличающийся тем, что нанесение на препрег слоя фенолформальдегидного связующего осуществляют через фильеру с щелевым зазором, размер которого превышает толщину наполнителя на 30-70%.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2447097C1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕПРЕГА 2006
  • Быков Анатолий Ильич
  • Шестухина Светлана Николаевна
  • Моторин Дмитрий Витальевич
  • Мухин Николай Васильевич
  • Выморков Николай Владимирович
  • Чернышов Борис Вадимович
  • Федотов Борис Тихонович
RU2321606C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ 1996
  • Студенцов В.Н.
  • Сергиенко А.С.
  • Самков Д.В.
RU2132341C1
Приспособление для суммирования отрезков прямых линий 1923
  • Иванцов Г.П.
SU2010A1
Приспособление для суммирования отрезков прямых линий 1923
  • Иванцов Г.П.
SU2010A1
JP 0004201304 A, 30.11.1990.

RU 2 447 097 C1

Авторы

Постнов Вячеслав Иванович

Петухов Владимир Иванович

Стрельников Сергей Васильевич

Вешкин Евгений Алексеевич

Даты

2012-04-10Публикация

2010-09-08Подача