Способ обработки волокнистого материала в виде нитей или прядей Советский патент 1992 года по МПК D06B1/02 

Изобретение относится к способам для обработки нитей или прядей, состоящих из различных волокон. Обработка осуществляется в виде ткани или трикотажного полотна обрабатывающим веществом, при этом волокна отделяют друг от друга с тем, чтобы обрабатывающее вещество лучше проникало в структуру волокон.

Известны аналогичные способы, применяемые при производстве композицизон- ных материалов, состоящих из термопластичных или термореактивных веществ, у которых волокна выполняют роль армирующего материала.

В известном способе нити или пряди, состоящие из большого числа волокон, отделяют друг от друга до нанесения на них синтетической смолы в порошкообразной форме, после чего смолу расплавляют и получают сцепленный продукт. Разделение волокон в прядях осуществляют, придавая волокнам электростатический заряд одного

знака. Согласно другому варианту реализации волокна пропускают через трубки Вен- тури, через которые в том же направлении пропускают поток какой-либо среды с высокой скоростью. Разделение волокон происходит в результате релаксации потока на выходе из трубки.

Известен также способ обработки волокнистого материала в виде нитей или прядей, переплетенных в тканое или трикотажное полотно, путем подачи на материал обрабатывающего вещества с осуществлением разделения волокон.

Однако в известном способе отделение волокон и обработка их обрабатывающим веществом происходит раздельно, что приводит к большим потерям частиц обрабатывающего вещества и ухудшению качества обработки.

Цель изобретения - повышение качества обработки.

сл

С

XI

го х| сл

СА

сь

00

Согласно данному способу обрабатывающее вещество суспендируется в одном или нескольких газовых или жидкостных потоках, которые затем направляются к обрабатываемому материалу при регулируемом давлении.

При этом обеспечивается очень эффективное разделение волокон, вследствие чего суспендированный в потоках пропитывающий материал хорошо прони- кает между волокнами и однородно пропитывает их. В результате получают готовый продукт, например лист пластического материала, армированный волокнами, имеющий однородный состав.

Предложенный способ может применяться с любыми материалами вне зависимости от природы волокон либо природы пропитывающего вещества.

Так, в качестве пропитывающих агентов для термопластичных или термореактивных материалов можно рассматривать порошкообразные керамические продукты и металлические вещества.

Способ по изобретению также может применяться для нанесения нескольких слоев пропитывающего материала различной толщины с различных сторон пропитывающего материала. Таким образом можно пропитывать ткань или трикотаж, размеща- емый изнутри или снаружи какого-либо легкого сердечника.

В качестве обрабатывающего агента также возможно применение абразивного материала, что делает обработанный им ма- териал шероховатым, вследствие чего увеличиваются силы сцепления следующего слоя с материалом.

Желательно направлять газовые потоки с суспендированным в них обрабатываю- щим материалом на обрабатываемый материл с использованием принципа Вентури.

Обрабатывающий материал можно суспендировать в газовом потоке по различному, например распылять его в потоке газа в виде расплава или жидкости. Также можно дозировать порошкообразный обрабатывающий материал напрямую в газовый или жидкостный поток из контейнера, Можно суспендировать обрабатывающий материал в псевдоожиженный слой в газе и за счет отсасывающего действия отводить от псев- доожиженного слоя газовые потоки, направляемые на обрабатываемый материал,

На фиг. 1 схематически изображена ус- тановка, вид сбоку в поперечном сечении; на фиг. 2 - часть установки, вид сверху; на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг, 5 - основная часть установки, изображенная на фиг. 2, 3 ,

увеличено; на фиг. 6 а, Ь, с, d, e - несколько вариантов применения изобретения.

Как видно из фиг. 1, полосы непрерывного волокна 1 сматываются с горизонтальных катушек 2 при автоматически поддерживаемом натяжении. Полученные пучки по направляющей 3 поступают в подогреваемое устройство 4. Нагрев устройства осуществляется от автоматически управляемого источника тепла 5. Затем высушенные и подогретые волоконные полосы проходят по направляющим 6 в термически изолированный приемник 7, где и происходит пропитка (фиг. 2-6). После этого пучки проходят через плавильную печь 8, где находится одно или несколько нагревательных тел, управляемых термопарами. Она автоматически регулируется с помощью средств 9, обеспечивающих требуемую интенсивность тепла. Далее волокна формируются в ленты и по охлаждаемым формующим палкам 10 проходят в охлаждающее средство 11 по подающим роликам 12 и направляющей 13, наматываются на приемную катушку 14. Приемная катушка вращается от электродвигателя 15. Волоконная лента после подающих роликов 12 может подвергаться дополнительной обработке, например разрезаться поперечно или продольно.

При необходимости установка для реализации данного способа может действовать полностью или частично вертикально.

В установке по фиг. 2-5 пучки волокон в термически изолированном приемнике 7 распределяются по роликам 16, смещенным с направлений подачи волокна.

Оси роликов 16 установлены попарно поворотно относительно вала 17. Благодаря этому пучки волокон могут располагаться на центральной линии при втягивании в установку. Разделение волоконных пучков более чем по одному слою роликов, в данном случае по двум, способствует лучшему распределению волокон. После прохода по роликам волокна пропитываются. Порошкообразный пропитывающий материал поступает из дозирующего устройства 18 через перфорированное дно 19, псевдоожи- жается в слое 20 и газе 21.

Желательно, чтобы газ был предварительно подогрет. Газовые потоки с суспендированным в них пропитывающим материалом всасываются в пространстве 22 при регулируемом давлении из псевдоожи- женного слоя, поступая в пропиточные головки 23, откуда потоки направляются на непрерывно движующие ся волоконные пучки. Для достижения оптимальной пропитки желательно обеспечить регулировку пропиточных головок 23 по расстоянию и/или углу поворота относительно пропитываемого материала.

Перемещение или замена различных деталей, находящихся в приемнике 7, не составляет труда. Так, для пропитки иных типов материала можно применять другие типы роликов и/или другие пропиточные головки.

Желательно, чтобы газовые потоки с мелко распределенным пропитывающим материалом поступали на пропитываемые волокна из двух или более пропиточных головок. Это обеспечивает равномерное распределение пропитывающего материала по отдельным волокнам. Данный способ пропитки дает возможность работы при значительно меньшем натяжении волокон в сравнении с механической пропиточной системой, где пропитывающий материал впрессовывается между волокнами с помощью прижимных роликов. Благодаря меньшему натяжению волокон практически полностью предотвращается их разрыв, что часто происходит при механической пропитке углеродных волокон. Указанное явление в сочетании с более интенсивной пропиткой позволяет повысить скорость.

На фиг. 5 показано, что всасывание газа с суспендированным в нем пропитывающим материалом в головку 23 осуществляется через патрубок 24, трубопровод подачи газа 25 при регулируемом давлении и через трубопровод 26 на основе принципа Венту- ри. Также желателен отсос газа из пространства 7. В результате образуется циркуляция газа и предупреждение его потерь.

Если псевдоожиженный слой не применяется, то дозирующее устройство 18 соединяют напрямую с пропиточными головками либо с их подающими магистралями.

В случае применения пропиточныхжид- костей необходимо либо инжектировать напрямую жидкость в пропиточную головку (головки), либо всасывать ее напрямую из дозирующего устройства 18.

На фиг. 6 показано несколько схем вариантов конструкции многосторонних и/или подвижных пропиточных головок; они пригодны для непрерывной пропитки волоконных пучков при случае входящих в состав ткани или трикотажа. Такие волоконные пучки могут накладываться на сердечники. Они могут иметь прямоугольную, цилиндрическую или сотообразную форму.

При необходимости внутренней пропитки полностью сомкнутых по окружности пустотелых конструкций, снабженных волоконными материалами, можно применять прерывистый процесс. При этом пропиточные головки и/или пропитываемый материал перемещаются так, чтобы обеспечить

желаемую пропитку. Именно такой процесс показан на фиг. бе и 6d.

На фиг. 6d показан нос самолета 27, снабженный изнутри и снаружи волоконным материалом, который следует пропитать, Для внут0 ренней пропитки применена пропиточная головка 28, а для внешней - пропиточная головка 29. Требуемая пропитка обеспечивается вращением носа и.возвратно-поступательным движением пропиточных

5 головок 28 и 29 по направляющим 30 и 31. На фиг. бе изображена часть тарельчатой антенны 32, у которой изнутри и снаружи имеется волоконный материал, требующий пропитки. Пропитка осуществ0 ляется с помощью пропиточных головок 33 и 34, радиально возвратно-поступательно перемещаемых по направляющим 35 и 36. При необходимости указанные перемещения можно осуществлять с управлением от

5 компьютера, что обеспечит оптимальную пропитку более сложных типов материала. Если волоконные пучки в ткани или трикотаже нанесены на сердечники, то пропи- тывающий материал нагревается в

0 автоклаве при определенном требуемом давлении. В автоклав также могут быть зстроены теплоизлучатёли.

В соответствии с изложенным возможна обработка пропитанных волоконных по5 лос в конструкциях различной формы, например на носу самолета или радарном куполе. Также возможно применение плавильной печи, состоящей, например, из двух нагревательных половинок.

0Чтобы облегчить действия с пропитанными волоконными лентами при получении ткани, трикотажа или при скручивании, такие ленты можно полностью или частично разделять на более узкие ленты. На таких

5 узких лентах предусматривается дополнительный тонкий пропиточный слой, выполняемый с помощью предлагаемого способа. Дополнительный слой состоит из специально выбранного пропиточного материала с

0 тем, чтобы уже имеющийся между волокнами пропиточный материал оставался там в ходе получения ткани или трикотажа, дополнительный слой также препятствует поглощению влаги. С этой целью волоконная

5 лента может подвергаться температурной обработке поверхности. Если пропитывающие материалы имеют большую жесткость, то для получения ткани или трикотажа из узких лент, не прошедших через плавильную печь, возможно применение незначительно переделанных предложенных установок без потери скорости. При этом тканый трикотаж или крученый материал можно пропускать через плавильную печь при дополнительной обработке с помощью холод- 5 ных формующих валков.

В качестве обрабатывающих веществ возможно применение ацетальных смол, ак- рилатных смол, акрилонитрильных бутадие- ново-стирольных смол, алюминия, 10 алкидных смол, глинозема, арильных смол, бисмалеимидных смол, кобальта, меди, эко- нола, эпоксидных смол, фторуглеродных смол, фторсополимеров, свинца, меламино- формальдегидных смол, никеля, фенольных 15 смол, полиацетальных смол, полиакрила- тов, полиамида (нейлон), полибутадиена, полибутилэнтерфталата, поликарбоната, ароматического полиэфира, термопластичных полиэфиров, полиэфиртеркетонов, поли- 20 эфирсульфидов, полиалкенов, по- лиэтилентерефталатов, полиимидов, полиоксиметиленовых смол, модифицированных окисей полиэтилена, сульфидов полифенила, сульфидов полифенилена, окисей 25 полифенилёна, сульфонов полифенила, полистирола, полисульфона, политетрафторэтилена, полиуретана, поливинилхлорида, фторида поливинилидена, модифицированной окиси полипропилена, кремнезема, 30 карбида кремния, нитрида кремния, силикона, стирол ьных акрилвитрильных сополимеров, стирольных сополимеров, титана, вольфрама, мочевины, винилового эфира, каучуков; а также таких добавок, как анти- 35 статики, красители, вспучиватели, бетоны, вяжущие вещества, наполнители, пламегасители, пенообразователи, теплостабилиза- торы, пустотелые наполнители, смазочные вещества, минералы, пластификаторы, тех- 40 нологические добавки, силиконы, стабилизаторы, сверхпрочные сплавы, поглотители ультрафиолета, водорастворимые пластмассы, нитевидные кристаллы.

Обрабатываемый материал может со- 45 стоять из алюминия, окисей алюминия, арами да, асбеста, бора, углерода, кобальта, меди, стекла1, высококремнеземистого кварца, литиево-алюминиевых силикатов, марганца, никеля, полиалкена, кремнезема, 5G силикона, карбида силикона, нитрида силикона, стали, титана, вольфрама, цинка, двуокиси циркония, циркония.

Формула изобретения

1. Способ обработки волокнистого ма- 55 териала в виде нитей или прядей, преимущественно переплетенных в тканое или трикотажное полотно, путем подачи на материал обрабатывающего вещества с осуществлением разделения волокон, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки, перед подачей на материал обрабатывающего вещества его суспендируют в одном или более газовом или жидкостном потоках, которые направляют на материал под определенным углом и регулируемом давлении, при этом разделение волокон и подачу на них обрабатывающего вещества осуществляют одновременно.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что газовые потоки направляют на материал по принципу Вентури.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что газовые потоки с суспендируемым в них обрабатывающим веществом направляют на тканое или трикотажное полотно с обеих сторон.

4.Способ по п. 3, отличающийся тем, что газовые потоки с суспендированным в них обрабатывающим веществом, направляемые с обеих сторон на тканое или трикотажное полотно, подают раздельно друг от друга.

5.Способ по п. 4, отличающийся тем. что газовые потоки с суспендированным в них обрабатывающим веществом направляют на тканое или трикотажное полотно с осуществлением возвратно-поступательного перемещения вдоль полотна потоком из распыляющих головок,

6.Способ по п. 1.отличающийся тем, что обрабатывающее вещество представляет собой порошок и находится во взвешенном состоянии в псевдоожиженном слое в газе, при этом направляемые к обрабатываемому материалу газовые потоки отводят от псевдоожиженного слоя под действием всасывания.

7.Способ поп. 1,отличающийся тем, что обрабатывающее вещество подают непосредственно в газовые потоки, направляемые к обрабатываемому материалу в дозированных количествах.

8.Способ по п. 1.отличающийся тем. что обрабатывающее вещество суспендируют путем распыливания в газовых потоках, направляемых на .материал в виде расплава или жидкости.

9.Способ по п. 1,отличающийся тем, что обрабатывающее вещество является пропитывающим агентом.

10.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве обрабатывающего вещества используют абразивный материал для придания шероховатости обрабатываемому материалу для улучшения сцепления при проклейке.

Приоритет по пунктам 16.07.85 по пп. 1-3, 6-10; 29.10.85 по пп. 1,4 и 5,

ФигЗ

.V-Y

Изобретение относится к способам для обработки нитей или прядей, состоящих из различных волокон, и позволяет повысить качество обработки. Способ заключается в том, что обработку осуществляют на ткани или трикотажном полотне обрабатывающим веществом, которое суспендируют в одном или нескольких газовых или жидкостных потоках, которые затем при регулируемом давлении направляют на обрабатываемый материал. 9 з.п. ф-лы, б ил,

9es/.2ii