Способ получения листового армированного полимерного композита

 

Изобретение относится к технологии переработки термопластов в листовые армированные материалы и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Изобретение позволяет повысить прочность и равнотолщинность листов за счет нанесения резаных волокон на слой термопласта в электрическом поле напряженностью 2-15 кВ/см, обработки волокна коронным разрядом при плотности мощности 1-100 мА/м<SP POS="POST">2</SP>, покрытия порошком термопласта в электрическом поле противоположной направленности, уплотнения и прессования. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН,SUÄÄ1609713

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4659068/23-05 (22) 04.01.88 (46) 30.11.90. Бюл. № 44 (7l) Институт механики металлополимерных систем АН БССР (72) В. С. Миронов, С. А. Комиссарова, О. Б. Скрябин и О. P. 1Оркевич (53) 678.026.346 (088.8) (56) Патент США № 4532099, кл, В 29 D 9/04, опублик. 1985.

Техника переработки пластмасс/Под ред.

Н. И. Басова и В. Броя.— М.: Химия, 1985, с. 16 — 18, 490 — 491.

Изобретение относится к технологии получения армированного композиционного материала и изделий на основе порошкообразного полимерного связующего и дискретного волокнистого наполнителя.

Цель изобретения — повышение прочности и равнотолщинности листов.

Примеры. Получают армированные полимерные листы из термопластов.

Используют полиэтилен высокой плотности (ПЭВП, марка 20908-040, ГОСТ.

16338-77), полипропилен среднего давления (ПП, марка 01010, ГОСТ 26996-86) и полиамид-6 (П КА, марка ПА6-120/321, ОСТ

6-06-09-76). В качестве рубленого волокнистого наполнителя используют гидратцеллюлозные низкомодульные углеродные волокна (УВ марки УРАЛ Н-22; ТУ 6-06-31-599-87) и полиамидные текстильные волокна (ПВ, ОСТ 6-06-С13-84). Длина рубленых волокон составляет 3 — 5 мм. Дисперсность используемых порошков связующего не превышает 250 мкм. (5l)5 В 32 В 27/12, В 29 D 9/00, В 29 L9:00 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИСТОВОГО

АРМИРОВАННОГО ПОЛИМЕРНОГО

КОМПОЗИТА (57) Изобретение относится к технологии переработки термопластов в листовые армированные материалы и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Изобретение позволяет повысить прочность и равнотолщинность листов за счет нанесения резаных волокон на слой термопласта в электрическом поле напряженностью 2 — 15 кВ/см, обработки волокна коронным разрядом при плотности мощности 1 — 00 мА/м-, покрытия порошком термопласта в электрическом поле противоположной направленности, уплотнения и прессования. 2 табл.

Армированные листы получают следующим образом.

На движущуюся стальную ленту, обработанную антиадгезивом, заправленную в лентопротяжный механизм, при ее прохождении через первую камеру напыления наносят электроосаждением тонкий слой дисперсного полимерного связующего, путем оплавления которого при прохождении ленты над нагревательным столиком получают сплошной тонкий (порядка 50 мкм) слой полимерного клея. Перемещая подложку со слоем полимерного горячего клея через камеру осаждения волокна, производят электроосаждение рубленых волокон по схеме сверху — вниз в электрическом поле, которое создавалось между заряжающим сетчатым электродом и заземленной стальной лентой — промежуточной подлож кой. От высоковольтного аппарата «Разряд- !» или . АФ-3 на сетчатый электрод подают потенциал отрицательной полярности величиной

5 — 50 кВ. Расстояние между сетчатым элек1609713

4 слоя рубленых волокон путем подачи их из бункера со специальным дозатором в отсутствие электрического поля и затем нане, сение слоя порошка связующего путем насыпания его»a слой волокнистого наполнителя при прохождении ленты с волокнами через камеру напыления. Нанесение слоя порошкообразного связующего также осуществляли без включения электростатического поля. Последующие операции уплотнения и

10 р термообработки осуществляли по тем же режимам, что и в примерах осуществления предлагаемого способа.

Полученный армированный материал отделяют от стальной подложки, из него вырезают прямоугольные куски необходимых размеров (80X 130 мм ) и путем горячего прессования между плоскими обогреваемыми плитами производят окончательное формование образцов. Прессование производили

1 мин при давлении P=5,0 МПа и тем20 пературе соответственно 473 К для ПЭВП, 503 К для ПП и 523 К для ПА. Равнотолщинность композита характеризовали разбросом толщины получаемых после прессования образцов материала Ad/d% где

Ad=d — di,d — средняя толщина материала

25 по результатам не менее 25 измерений в разных местах 5 образцов каждого материа. ла; d; — толщина материала в i-й точке

{i=1,2„,25). Прочность при растяжении определяли по ГОСТ 11262-80. Испытания нарастяжение проводили на разрывной машине

РМУ вЂ” 0,05-1 при скорости перемещения нижнего зажима 0,17 мм/с.

Формула изобретения тродом и стальной подложкой варьируют от

25 до 100 мм. Подачу рубленого волокна на заряжающую сетку осуществляют из виб.робункера со специальным дозатором. Скорость перемещения подложки изменяют в пределах 0,5--10 мм/с. Обработку в поле «оронного разряда осуществляют при движении стальной подложки со слоем расплавленного клея и закрепленным в нем ориентированным слоем осажденных волокон под многосекционным коронирующим игольчатым электродом прямоугольной формы, изготовленным в соответствии с требованиями

ГОСТ 16185-82, Расстояние между концами иголок и поверхностью заземленной сталь-; ной ленты составляло 10 мм. На игольча- тый коронирующий электрод подают потенциал отрицательной полярности величиной

4 — 50 кВ от аппарата АФ-3 или источника высокого напряжения «Разряд-1». Плотность тока коронного разряда задают путем варьирования потенциала, подаваемого на коронирующий электрод, и оценивают по величине тока, стекающего с электрода-подложки через миллиамперметр М2007 на землю, а длительность обработки регулируют, изменяя скорость перемещения подложки и длину коронирующего электрода. После обработки в поле коронного разряда подложку с клеевым слоем и волокном охлаждают до температуры ниже температуры плавления полимерного связующего за счет контактирования с охлаждаемыми водой валками и затем осуществляют нанесение верхнего слоя дисперсного полимерного связующего путем осаждения в электростатическом поле, перемещая подложку с закрепленным слоем волокна через вторую камеру напыления. Нанесение связующего в слой волокнистого наполнителя осуществляют с помощью металлического вибросита, на которое от аппарата «Разряд-1» подавался потенциал положительной полярности величиной ч>=20 — 25 кВ. Время осаждения порошка связующего выбирается исходя из необходимости получения заданной концентрации волокнистого наполнителя с учетом вклада массы слоя полимерного клея.

Расстояние от вибросита до поверхности стальной подложки составляло 80 мм. Полученный после напыления полуфабрикат (препрег) армированного композита пропускают через обогреваемые валки, где происходило уплотнение и первый этап термообработки материала. При получении материала со связующими из ПЭВП, ПП и ПА температура валков соответственно была равна 493, 5!3 и 523 К.

Для сравнения получали армированный композит по известному способу. При этом используют упомянутую установку. Согласно известному способу на движущуюся стальную ленту с нанесенным на нее слоем полимерного клея осуществляли нанесение

Полученные результаты представлены в табл. 1 и 2.

Способ получения листового армированного полимерного композита, включающий нанесение рубленого волокна на по4Q верхность движущейся подложки, покрытой слоем полимерного клея, нанесение верхнего слоя дисперсного полимера на волокно, уплотнение и термообработку под давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и равнотолщинности листов, в

45 качестве клея используют расплав термопласта, нагретый на 20 — 150 К выше температуры плавления, нанесение рубленого волокна осуществляют в электростатическом поле напряженностью 2 — 15 кВ/см, слой волокна обрабатывают 3 — 100с коронным разрядом при плотности тока 1 — 100 мА/м з и полярности электродов, совпадающей с полярностью электродов, применяемых при осаждении волокон, затем термопласт охлаждают ниже температуры плавления и на55 носят верхний слой порошка термопласта электроосаждением при противоположнои полярности электродов.

1609713

I 1 !

Ф

«ь3

Ооф! ф

:г

М

Ц е ф 4 ь ь ь ь ь ь ь an

С4

С Ъ с Ъ лл

00 л рЪ

Ф Ъ

ОЪ л

С4,М(ь л (. «

CV ь а

С Ъ ь

РЪ

4»Ъ л ьЛ

СМ ж о х о о

g ! и о и е л

С4! О

I И!

i ь

СЧ л

СЧ

М о и о

1 о

<"Ъ с Ъ л ь л

CV ь иЪ

ИЪ л

СЦ

III о A

v о ф

» l 3 ь ь

С4» ь л

РЪ

« ь

М о

Х ф о о х

1 I

СО л

Р 3 Ch л л

a an

СЦ т л

cV 1 л ч>

C4

О О, ф И

IaI с") РЪ I

1 1

1 ф

«о, ф Ю о

laI

О 4 ф !» ф Q

CL О

Ф о

03 о

М

1»

CJ м о

° Ц Д

И

A. о g

K м. н

CJ .

Х

Р III э о

1» ф до

l аМО

МЛ и д и к о м

1 о (иф!

ДИ 1

c(uO ю о о

1 g о

1 ф I l

t И! о л

1

1 3

Ц

Ц о

О Д

Ц Ь4 о д к I»

CJ

1ф„2 н э И.ф йса Йа

III P) 1 ф

Н О" АМ

I о о х ф и «о омд о ь ах о

О О Д

l 1 I.мих

1-О «Д иион<» о o, u о и х х1:

Ф III CO А и Ia aaa B 5

» 1 N I ) Ь Ь В ОЪ мЪ al л

C) РЪ

1 и

ll »

9 - О л о

Ф ь

РЪ

5

i

Х о

1» ф

Р э