Композит Советский патент 1993 года по МПК B32B5/08 

Изобретение относится к фторполимер- ным смолообразным матрицам, усиленным непрерывными нитевыми волокнами, и более конкретно оно относится к структурным композитам, сформованным из такой смо- лообразной матрицы для использования в коррозионных высокотемпературных средах.

Целью изобретения является повышение жесткости, прочности и коррозионной стойкости композита.

В способе для образования смолистой матрицы, усиленной непрерывными нитевыми волокнами, усиленный волокном материал получают путем пропускания предварительно нагретого множества нитей над дугообразной головкой экструдера, в котором полимер протекает через множество основ нити, чтобы эти нити покрылись полимером. При образовании такого пучка из улеродного волокна со фторполимерной смолой было обнаружено, что при манипулировании с углеродным волокном полезно использовать смазочную апертуру до предварительного нагрева нитей.

Другие методики для нанесения матричного полимера включают посыпание порош- кообразной смолы на волокно с последующим нагреванием для расплавления смолы, или смешанных волокон смолы, с непрерывной основой волокон, с последующим нагреванием с целью плавления смолистых волокон, вследствие чего образуется матричная смола и пленочная масса.

Композитная структура может быть получена по многим методикам. Так, форма пакли может образоваться в структуре нитевидной пряжи, или множество сегментов такой пакли может быть составлено и нагрето под давлением, для того чтобы получить определенную композитную структуру.

Для того чтобы образовалась структура нитевидной пряжи, воздается структура из множества усков фторполимерной смолы, усиленной непрерывными нитевидными углеродными волокнами. Более конкретно, свивающая пряжу головка, используемая при осуществлении изобретения, включает поперечную каретку, на которой монтируется питающий рукав, передвигающийся по

СП

ОС) N) СЛ СО СО

N

СО

направлению х вращающейся оправке и обратно. Поперечная каретка, питающий рукав и оправка представляют собой свиватель трехосевого волокна, модель W 60-16 с компьютером N-210. На питающем рукаве смонтированы инфракрасные нагреватели, нагреваемая кулиса и нагреватель открытым пламенем.

Когда каретка пересекает продольно оправку, то множество кусков пряжи, пропитанной термопластичной смолой, вытаскивается из множества подающих упаковок, смонтированных на вращающейся раме для кагушек, до желаемого уровня обратного натяжения, прилагаемого механизмом, связанным с рамой для катушек, для регулирования несвиваемого натяжения на кипе, таким как компенсатор натяжения типа 800С012.

Когда свивающая пряжу головка движется в отношении структуры, которая подлежит прядению на оправке, го куски пряжи, пропитанные термопластичной смолой, подвергаются Е-оздействию радиант- ных нагревателей.

В этих нагревателях термопластичная смола нагревается до температуры, которая на Ю°С отличается от ее температуры плавления. Затем куски пряжи проходят через нагретую кулису, которая в предпочтительном варианте воплощения представляет собой циркулярное ушко, сделанное из - алюминия г твердым анодированным наконечником, покрытым тефлоном. Кулиса обертывается ленточным обогревателем, регулируемым электрически (таким как ленточный нагреватель М1, модель МВ1Е1 N1), с помощью которого температура термоила- стика повышается выше его температуры плавления, но ниже его температуры разложения, которая, как следует понимать, ниже температуры плавления усиливающих волокон На выступающем конце питающего рукава смонтирован нргревател открытым пламенем (пропановзя горелка Вулкан Универсал с наконечником № 3), над которым ленты проходят к установочному участку оправки. Этот нагреватель разогревает поверхности том части, которая свивается на оправке и непосредственно обогревает участки пряжи, когда они проходят от кулисы к участку, чтобы обеспечить соединение поверхностей сплавлением на установочном участке.

Нагреватель открытого пламени заменен инфракрасным нагревателем, а пламенный нагреватель заменен пистолетным нагревателем горячим воздухом.

П р и м е р 1. Пакля из непрерывных графитовых волокон Геркулес, имеющая

примерно 3000 волокон, покрывается эти- лентетрафторэтиленовым сополимером с использованием способа инжекция расплава в интервале уровней покрытия от 40 до 60

об.%.

Две-четыре бобины покрытой пакли из этих графитовых волокон монтируются на вращающейся раме для катушек, снабженной механизмом для регулирования несвиваемого натяжения компенсатор натяжения, тип 800С012. Эта пакля подвигается вперед с помощью эллиптически сформованной оправки по ходу, причем к каждой движущейся пакле прилагается натяжение примерно 2000 г с помощью механизма натяжения. Движущаяся пакля проходит через головную часть свивателя нити, стоящего ниже по ходу, который содержит подогревающую часть (обогревается инфракрасным нагревателем), в который пакля нагревается до 320°С, затем следует кулисное ушко, которое предварительно на- грего до 320°С ленточными обогревателями, источник обогрева горячим воздухом,

который расположен близко (в 3 см) от вращающейся оправки и поддерживает температуру пряжи 320°С и окончательно пакля укладывается на электрически обогреваемую оправку (примерно при 280°С).

Регулируемый компьютером свиватель

предварительно запрограммирован, чтобы

производить трубку длиной 6 футов (1 фут

-30,8 см), с углами свивания ±45°/90°

±45°/90°/ ±45°/90°

По завершении свивания оправку и трубку охлаждают примерно 1 ч, пока температура части не станет примерно 100°С. Эти структуры удовлетворительно эксплуатируются в коррозионных средах с высокой

температурой.

П р и м е р 2. Покрытый графит, приготовленный как а примере 1, соткан на ткацком станке, свитым в композитные мононаправленные пластины толщиной 1/8 дюйма (3,4 мм). Прочность на изгиб составляла 55000 фунт/кв. дюйм (3850 кг/см2), а модуль изгиба составил 11,6 млн. футов (1 фут 0,454 кг).

Формула изобретения Композит, включающий матрицу из термопластичной смолы, армированной непрерывными элементарными углеродными волокнами, отличающийся тем, что, с целью повышения жесткости, прочности и коррозионной стойкости, он содержит в качестве матрицы сополимер этилена с тет- рафторэтиленом в количестве 40-60% от обьема композита

Использование: для коррозионных высокотемпературных сред. Сущность изобретения: композит включает матрицу из фторполимерной смолы в количестве 40-60 об. %, усиленную непрерывными элементарными углеродными волокнами.