Способ исследования процесса пропитки тканых волокнистых материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01N33/36 G01N15/08 

Изобретение относится к области технологии переработки и получения компози- ционных материалов, а именно к исследованию кинетики процесса пропитки тканых армирующих волокнистых наполнителей, преимущественно тканых полимерными связующими.

Цель изобретения.- повышение достоверности результатов исследований за счет приближений к реальным условиям пропитки.

На фиг. 1 изображено устройство для исследования процесса пропитки, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - сечение А-А датчика натяжения на фиг.2.

Устройство для исследования кинетики процесса пропитки образцов тканых волокнистых материалов состоит из плоских зажимных элементов 1 и 2 в виде траверс для размещения между ними образца тканого материала 3, причем один из элементов 2 соединен тягой 4 с пружинным датчиком натяжения со шкалой 5 и стрелкой 6 для измерения усилия натяжения. Через плоские элементы 1 и 2 перпендикулярно к ним проходят две параллельные горизонтальные резьбовые направляющие 7 и 8. плавность перемещения которых обеспечивается посредством пружин сжатия 9, расположенных со стороны близлежащей к датчику натяжения стойки 10. Направляющие 7 и 8 опираются на стойки 10 и несут две жестко закрепленные на них опоры 11 и 12 в виде траверс, между которыми размещен аксиально с тягой 4 датчик натяжения в виде опирающегося на неподвижные опоры 11 и

00

ел ( о

00

12 винта 13, на котором размещена пружина сжатия 14, контактирующая с опорой 11, расположенной со стороны подвижного зажима-траверсы 2, и подвижной направляющей втулкой 15. Втулка 15 имеет возможность горизонтального перемещения вдоль винта 13 и соединена через упорный подшипник 16 с гайкой 17, размещенной со стороны второй близлежащей к стойке 10 опоры 12. На поверхности винта 13 на внутренней поверхности направляющей втулки 15 выполнены соответствующие продольные шпоночные пазы (на фиг.З не показаны) для размещения в них шпонки 18.

Шкала 5 датчика натяжения размещена между опорами 11 и 12 и крепится (но может быть фиксирована к любой из опор 11 или 12) к ним винтами 19 и 20, а стрелка 6 крепится на направляющей втулке 15 винтом .21.

Неподвижный плоский зажим 1 фиксируется относительно направляющих 7 и 8 гайками 22, а подвижный зажим 2 - гайками 23. Стойки 10 фиксируются на станине 24, на которой размещена обогреваемая емкость 25 со связующим в виде цилиндрической дюралевой ячейки с вертикальным цилиндрическим отверстием 26 для прохождения световых лучей от расположенного над образцом 3 источника модулированного света 27. Световое излучение, прошедшее через образец 3, регистрируется приемником 28. Между емкостью 25 и станиной 24 расположена для исключения нагрева станины теплоизолирующая прокладка 29. В емкости 25 имеются штуцера 30 для подачи и слива теплоносителя, расположенный в верхней части емкости 25 патрубка 31 с краном (на фиг. 1 и 2 не показан) для подачи пропиточного состава на поверхность образца 3, а также горизонтальная прорезь 32 для размещения образца 3,

Образец 3 фиксируется относительно плоских элементов 1 и 2 при помощи зажимов, расположенных внутри плоских элементов (на фиг.1, 2 не показаны). Для перемещения образца 3 при фиксированном натяжении служит винт 33 с головкой 34.

Способ реализуется при помощи описанного- устройства следующим образом. Исследуемый образец ткани 3 помещается между плоскими элементами 1 и 2 и в горизонтальной прорези 32 емкости 25, после чего фиксируется относительно плоских зажимов 1 и 2. Ширина образца 3 должна превышать диаметр вертикального цилиндрического отверстия 26 в емкости 25, Гайки 23 перемещают по направляющим 7 и 8

влево до свободного перемещения подвижного зажима 2 вдоль направляющих 7 и 8.

Перемещением влево(фиг.2) гайки 17 по винту 13 сжимаются пружина 13, которая

вызывает перемещение вправо через тягу 4 подвижного плоского элемента 2, и следовательно, осуществляется натяжение образца. Подвижная втулка 15 перемещается относительно винта 13, а стрелка 6 фиксиру0 ет на шкале 5 положение подвижного зажима 2 относительно направляющих 7 и 8, т.е. создаваемое усилие натяжения образца. Перемещением вправо гаек 23 фиксируется создаваемое натяжение образца 3. После

5 этого в патрубок 31 емкости 25 подают на поверхность образца полимерное связующее, предварительно создав при помощи теплоносителя (воды), проходящего через штуцера 30 во внутреннюю полость емкости

0 25, необходимый температурный режим пропитки. Далее включается источник модулированного света 27 и прошедший через образец 3 свет регистрируется приемником 2.8, т,е. исследуют кинетику процесса про5 гштки образца по изменению светопропу- скания.

После окончания регистрации процесса пропитки источник света 27 и приемник 28 выключают, плоские зажимы 1 и 2 вместе с

0 образцом 3 перемещают вправо (вращая винт 33 за головку 34) до момента размещения в горизонтальной проекционной плоскости вертикального цилиндрического . отверстия 26 непропитанного участка об5 разца 3, и вновь проводят исследования по вышеуказанной последовательности. При этом наличие пружин 9 способствует плавному дозированному перемещению образца 3 относительно оптического отверстия

0 26.

Таким образом, на одном образце можно проводить многократное исследование кинетики пропитки до момента соприкосновения неподвижного плоского зажима 1 с

5 боковой поверхностью емкости 25. Количество замеров на образце 3 лимитируется только его длиной, диаметром капли связующего и расстоянием от неподвижного зажима 1 до боковой поверхности емкости 25.

0 Это позволяет получать статистически достоверные результаты вследствие наличия большой выборки кинетических кривых для одного образца и частичной автоматизации измерений.

5 При использовании в качестве наполнителей кремнеземной стеклоткани КТ-11- ТОА(ТУ6-11-175-77) и связующего на основе бакелитового лака ЛБС-4 (ГОСТ 901-78) при температуре пропитки 40°С. Образец имел размеры 40x200 мм. Диаметр светового отверстия 26 составлял 15 мм, а диаметр капли связующего - 20 мм. Для сравнения исс- ледовали кинетические параметры пропитки (время, скорость и степень пропитки) 10 одиночных образцов (один замер на образец) в устройстве протвтипа и 10 образцов для каждого из по 10 замеров в предлагаемом устройстве, При этом ошибка при реализации способа прототипа составляла 30-40%, а предлагаемого 5-10%.

Предлагаемое устройство компактно и просто в эксплуатации. Нагружающее устройство может быть легко демонтировано (при изготовлении составных горизонтальных резьбовых направляющих).не оказывая влияние на зафиксированное усилие натяжения образца, что имеет важное значение при температуре отверждения препрега. В настоящее время изготовлен лабораторный вариант устройства.

Формула изобретения

1. Способ исследования процесса пропитки тканых волокнистых материалов, за- ключающийся в деформировании образца материала, подаче на него связующего и регистрации степени пропитки .образца во времени, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности резуль- татов исследования за счет приближения условий пропитки к реальным деформирование образца осуществляют путем его растяжения, связующее подают на поверхность образца сверху, а степень пропитки оценивают по значению светопропускания пропитываемого образца.

2. Устройство для исследования процесса пропитки тканых волокнистых материалов, содержащее станину, смонтированные на ней зажимы для размещения между ними образца, средство для деформирования образца, связанное посредством тяги с одним из зажимов, средство для измерения величины деформации, обогреваемую емкость со связующим и средство для определения степени пропитки, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов исследования за счет приближения условий пропитки к реальным, средство для деформирования образца содержит две параллельные горизонтальные направляющие, смонтированные на станине по обе стороны от тяги, две опоры, установленные на направляющих, и пружину сжатия, размещенную соосно с тягой со стороны связанного с тягой зажима между опорами, подвижную направляющую втулку, упорный подшипник и гайку, установленные на тяге последовательно с возможностью контакта пружины со втулкой, при этом средство для измерения величины деформации образца содержит пружину сжатия, шкалу, установленную на одной из опор, и указатель, закрепленный на направляющей втулке, а средство для определения степени пропитки образца выполнено в виде размещенных по обе стороны от образца источника и приемника света, причем в обогреваемой емкости выполнены горизонтальная прорезь для размещения образца, вертикальное отверстие, оптически сопряженное с источником и приемником света, и канал для подачи связующего на образец.

Использование: при получении композиционных материалов для исследования процесса пропитки волокнистых наполнителей. Сущность изобретения: образец материала растягивают, подают связующее сверху на его поверхность и определяют степень пропитки образца по значению его светопропускания во времени. Устройство содержит зажимы для закрепления образца, связанное с одним из зажимов посредством тяги средство для деформирования образца, средство для регистрации деформации со шкалой и указателем, обогреваемую емкость для связующего, имеющую горизонтальную щель для размещения образца, вертикальное отверстие и канал для подачи связующего, и источник и приемник света, установленные по обе стороны от образца соосно вертикальному отверстию емкости. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. ел