Способ изготовления слоистых изделий из полимерных композиционных материалов

 

Изобретение относится к производству изделий из полимерных композиционных материалов и монет быть использовано в химической промышленности , машиностроении, судостроении и др, Цель изобретения - повышение производительности способа, упрощение автоматизации процесса и увеличение прочности изделий Для этого связующее в препреге частично отверждают до степени полимеризации 10-50% и наращивают слои препрега под давлением прикаточного ролика 0, кгс/см, Внутренние поверхности препрега, образующие угол встречи соединяемых слоев, нагревают (бесконтактно) до степени полимеризации связующего 85 95% на длине зоны нагрева, составляющей 0,2-0,8 ее расстояния от вершины угла встречи слоев препрега„ 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4695758/05 (22) 24.05 89 (46) 23.04.91. Бюл. V 15. (71) Центр научно-технического творчества молодежи "Пульсар" (72) В.В. Попов (53) 678„027.94(088.8) (56) Бобылев О.В. и др. Технология производства электроизоляционных материалов и изделий. - М.: Энергия, 1977, с. 166-168, 182-184.

Основы проектирования и изготовления конструкций летательных аппаратов иэ композиционных материалов./Под ред. В.В. Васильева. " М.: Изд-во

МАИ, 1985, с. 99,100. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТЫХ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к производству изделий из полимерных композиционных материалов и может быть использовано в химической промышленности, машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности, Цель изобретения - повышение производительности способа, упрощение авто" матизации процесса и увеличение прочности изделий.

Способ реализуют на известном оборудовании,. широко применяемом в тех-. йике изготовления слоистых пластиков.

Для получения препрега могут быть использованы широко применяемые в технике изготовления слоистых пластиков пропиточные машины, содержащие (51) 5 В 29 С 43/20 // В 29 1 9: 00

2 (57) Изобретение относится к произ= водству изделий иэ полимерных композиционных материалов и может быть использовано в химической промышленности, машиностроении, судостроении и др,, Цель изобретения - повышение производительности способа, упрощение автоматизации процесса и увеличение прочности изделий. Для этого связующее в препреге частично отверждают до степени полимеризации 10-50i и наращивают слои препрега под давлением прикаточного ролика 0,5-50 кгс/см, Внутренние поверхности препрега, образуюцие угол встре соединяемых слоев нагревают (бесконтактно) до

9 степени полимериэации связующего 85953 на длине зоны нагрева, составляющей 0,2-0,8 ее расстояния от вершины угла встречи слоев препрега. 1 табл. С

Заве узел подачи исходного ленточного маЯЪ териала, пропиточную ванну со связующим, сушильную камеру и узел приема

Ф е готового препрега, например, пропиточные маыины типа УПСТ-300, УПСТ-1000.

Для сборки пакета слоистого пласти- " ка может быть использована, например, установка, включающая расположенную в направляющих, закрепленных на плос" ком столе, каретку с размещенными на ней прикаточным роликом, подвешенным к пневмоцилиндру, узлом смотки препрега, узлом разогрева связующего, включаюцим кварцевые лампы с приспособлением для фокусировки теплового потока на зоны нагрева препрега и выполненным в виде оптических линз или

1643162 отражающих экранов, узлом резки и узлом подачи npenpera, установленным между узлами смотки и резки. Каретка содержит привод продольного переме" щения, привод поперечного перемещения и привод поворота относительно вертикальной оси. Стол включает полую плиту, снабженную системой отсоса для создания разрешения, поверхность сто- 10 ла перфорирована.

Пример 1. Для изготовления слоистого изделия типа обшивки размером 900х12000 мм пропитывают стекло" . ткань марки Т- l0-80 эпоксидным связую-15 щим марки ЗНФБ на пропиточной машине

УПСТ-1000. Частичное отверждение связуюцего до степени полимеризации 103 осуществляют пропусканием пропитанной стеклоткани со скоростью 2 и/мин через сушильную камеру, нагретую до

85 С. Степень полимеризации связующе" го в препреге определяют методом экстрагирования s аппарате Сакслета раст" воримой части связующего кипящей 25 спирто"ацетоновой смесью. Содержание связуюцего в препреге составляет

33 мас.l.

Полученный препрег заправляют в установку для выкладки и производят сборку пакета путем последовательного наращивания слоев препрега под давлением прикаточного ролика 0,5 кгс/см2, причем внутренние поверхности препре" га, образующие угол встречи соединяемых слоев, нагревают до степени полимеризации 853 на длине зоны нагрева 60 мм, составляющей 0,2 ее расстояния до вершины угла встречи слоев препрега с помощью кварцевых ламп, . тепловой поток от которых сфокусирован по всей ширине препрега на длине 60 мм отражающими экранами. B процессе выкладки слоев препрега осуцествляют его натяжение с усилием, 45

cocTàâëÿþùèè 103 от разрывной прочности препрега. Скорость выкладки составляет 20 м/мин. Пакет, собран. ный из 10 слоев препрега, помещают в герметичный чехол, подключают чехол к вакуумной системе и производят вакуум-автоклавное формование детали по следующему режиму: создание вакуума с остаточным давлением не более

100 мм рт.ст,, подъем температуры со скоростью 2-3 С в 1 мин до 170 С с одновременным приложением давления

6 кгс/см2, выдержка при ljO C в течение 6 ч и охлаждение под давлением до 40 С. Из полученной детали выреза" ют образцы для определения плотности стеклопластика, содержания авязующего, предела прочности при растяжении, изгибе и межслоевом сдвиге.

Пример 2. Для изготовления слоистого изделия типа обшивки размером 900х12000 мм пропитывают ткань из ароматического полиамидного волокна марки CBN (артикул 56313) эпоксифенольным связующим марки 5-211-5Н на пропиточной машине УПСТ-1000. Частичное отверждение связующего до степени полимеризации 301 осуществляют пропусканием пропитанной стеклоткани со скоростью 1,5 мlмин через сушильную камеру нагретую до 95 С. Степень полимеризации связующего в препреге определяют методом экстрагирования в аппарате Сакслета. Содержание связуюцего в препреге составляет 40 мас.3 .

Полученный препрег заправляют в установку для выкладки и производят сборку пакета путем последовательного наращивания слоев пререга под давлением холодного прикаточного ролика

25 кгс/см2, причем внутренние поверхности препрега, образующие угол встречи соединяемых слоев нагревают до степени полимеризации связующего 904 на длине зоны нагрева 75 мм, составляюцей 0,5 ее расстояния до вершины угла встречи слоев препрега, с помоцью кварцевых ламп, тепловой поток от которых сфокусирован по всей ширине препрега на длине 75 мм отражаюцими экранами.

В процессе выкладки слоев препрега осуцествляют его натяжение с уси" лием, составляюцим 203 от разрывной прочности препрега. Скорость выкладки составляет 25 м/мин. Пакет, собранный из 10 слоев препрега, помещают в герметичный мешок, подключают мешок к вакуумной системе и производят ва" куум"автоклавное формование детали по следующему режиму: создание вакуума с остаточным давлением не более

200 мм рт.ст., подъем температуры до 70 С со скоростью 2"3 С в 1 мин, выдержка при 70 С 30 мин, подъем температуры до 100 С, выдержка при

100 С 1 ч, создание давления 5 кгс/см2, подъем температуры до 1,30 С, выдержка при 130 С 1 ч, подъем температуры до

160 С, выдержка 2 ч и охлаждение под давлением до 40 С со скоростью о не более 2 С в 1 мин. Из полученной

5 164 детали вырезают образцы для определения,плотности органопластика, предела прочности при растяжении, сжятии и изгибе.

3162

-10

20

25 деляют методом экстра гирова ния в

N-метилпирролидоне. Содержание связующего в препреге составляет 33 мас.i„Ç0

Полученный препрег заправляют в

Пример 3. Для изготовления слоистого изделия типа обшивки размером 900х12000 мм пропитывают углеродную ленту марки ЛУ-ПО шириной 280 мм предварительно нанесенным на ее повер хность электростатическим напылением порошкообразного полиаминоимидного связуюцего марки ПАИС-104 на механизированной установке УНС-300, включаюцей подаюций барабан, узел электростатического напыления пороыкообразного связующего, привод перемещения углеродной ленты, терморадиационную печь для оплавления связующего на ленте и узел смотки препрега.Частичное отверидение связующего в препре"

re до степени полимеризации 503 осуществляют пропусканием ленты с нанесенным связующим через зону оплавления длиной 350 мм с температурой 150 С со скоростью 1 м/мин. Степень полимеризации связующего в препреге опреустановку для выкладки и производят сборку пакета путем последовательного ,нарацивания слоев препрега со схемой ! укладки 0 90 под давлением прикаточУ ного ролика 50 кгс/см, причем внут( ренние поверхности препрега, образующие угол встречи соединяемых слоев, нагревают до степени полимеризации связуюцего 95"ь на длине зоны нагрева

4 мм, составляющей 0,8 ее расстояния до вершины угла встречи слоев препрега с помощью ламп инфракрасного излучения, тепловой поток от которых сфокусирован по всей ширине препрега на длине 4 мм оптическими линзами„

В процессе выкладки слоев препрега осуществляют его натяжение с усили" ем, составляющим 154 от разрывной прочности препрега. Скорость выкладки составляет 30 м/мин„ Пакет, собранный из 9 слоев препрега, помещают в герметичный чехол, подключают чехол к вакуумной системе и производят вакуум"автоклавное формование детали по, следующему режиму: создание вакуума с остаточным давлением не более

150 мм рт.ст., подъем температуры

55 до 250 С со скоростью 2-3 C в 1 мин с одновременным приложением давления

6 кгс/смз, выдержка при 250 С в течение 8 ч и охлаждение под давлением до 40 С. Из полученной детали вырезают образцы для определения плотности углепластика, содержания связующего, предела прочности при растяжении, сжатии, изгибе и межслоевом сдвиге.

Параметры предлагаемого способа и характеристики полученного материала по примерам 1-3 в сравнении с известным способом приведены в таблице„

Предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает увеличение скорости выкладки препрега в 20-30 раз и за счет этого, а также за счет обеспечения резки препрега на ходу повышение производительности способа на 30-503, причем увеличивается прочность изделий на

7-30 .: Кроме того, за счет исключения налипания препрега на детали лентопротяжного механизма, применения препре га без антиадгезионной пленки и без остановЬчной резки при выкладке предлагаемый способ может быть легко автоматизирован„ ф о р и у л а изобретения

Способ изготовления слоистых изделий из полимерных композиционных материалов, включающий пропитку ле:-.точного волокнистого наполнителя термореактивным связующим, частичное отверждение связующего в препреге, сборку пакета последовательным наращиванием слоев препрега при нагревании с прикаткой роликом и отверждение при нагревании под давлением, о т л и ч а ю шийся тем. что, с целью повышения производительности способа, упрощения автоматизации процесса и увеличения прочности изделий, связуюцее в препреге частично отверждают до степени полимеризации l0-50. ь и наращивание слоев препрега производят под давлением прикаточного ро" лика 0,5"50 кгс/см при бесконтактном нагревании внутренних поверхнос" тей препрега, образующих угол встречи соединяемых слоев до степени полимеризации связующего 85-953 на длине зоны нагрева, составляющей

0,2"0,8 ее расстояния от вершины угла встречи слоев препрега.

16431Б2

1 . 1

l 1 .k. И $ „ ! у ®,,i Зк а. 3- « : соо

I

1о I

3 ! и

1

1 ,(. ФМ

1

t

1

3 3М л

1

Ю

Ф

, з

il

3 о .3

i

1

i

Э

X IO

Q. 5ь

1» 1

33 о

Q. S

C 1»

Э

Q. 1

Э

S % S а д s и,а I Э о>

I- I- e C S

Ov.I-mv o m s тsа.L

LA с> м м

СЧ л 0

LA I л т»

Ю 1 л м (м

l

-4 1

>»

1 I

I I 2

1.а.э о.1

m s

Q. оо о э л о

1- Э О

Э и 3 (6

32 Ф Е

°

° 4

° 1 м м с> л м м

1 Э S о3

Сает к

omm

1 С.> О

I 1

1 Л

R5ioI-v а.SO

1

I

t .1 I

l

1!

Ю л

3

t

1

3

Ь-! 1

ОСЕЭс

omcLmz о э s

Q. g С 1- S

М Б S CL оmxсЪ

Ю л

Ю м сО

Ю с>

Ю сЧ

l о

Щ

CL

Э

Э й

Б Э

a;z2ао

z ст 6) z m о omm о

Cf. о к

I- Е

v z

СЧ

S 1

s 2

=1

meîý

t>t tt; . z

Xmas o

Q.V БЭ.>> 1 т Э э s с s

Э

3- О сЭ C

Э оР

CL л

m п3 т Й

-v

X е mw

С3-О

Э Э

Y Ы

I 1

3 I

oos а Э К 3- 3- 1

m s QmOO

z с у т а

S аа о

Ф 10 о м л

С:>

Ю м о с

1

1

3.

l

3

1

I 1

1 .— л

zes2me

I a) X "3 >I а.оо сsmаос

1 Qj Г m iL t» э л

3-ОsmэаЭ и с а О =-3 с >1 о

1

1

1

0

1

1

1 о

8 (Э

>Х

X

Эм

Э X а. а с с

>S

>Я

X э

L.:>i

m CL

Э

Э S а а

>Я

2I

Iо

Э

m

Лй

>Я

2I т

1о

Э

Э (9

ЛЕ

Э Я а CL

1

1

I

1

3

1

1

1

f

1

1

1

I

t

1

Ъ

v oh>

v Фь

1 S 1

X 3

=> 1 е m

S S l а.1

О Ф;!., О Э 3

5 1-1. от!

3. К! э 3g а., о,1 с: !

>>> 3 Э Э л

g o t. - s квоя5

=т S I- z II I

s Э щ а.

Q. 5 Iэ 2 3» о s эта>йу. I

1 ф

Л» (I

) !

„.I..

3 !

k ,3. 4

1 !

I

1

1 :i

-3

I

l

1

1.31 !

II

1 (I

I

l

I

1

I !

I

I !

1

l

I

1 !

1

1

1 Ф !

1

I

l

l !

3

3

I

I

I

I

3 ,1

1

1

I

l 3 с>

°

LA

СЧ

LA

° \

Ю

LA (Ч

1

1

I

LA 3

3

l

1

М 3 к

Ю

1

l !

I

LA 3

1

1

I

I

1

I

>X I

33 1

Z l

I» 1

Э 1

Ф I

N и )