Способ изготовления слоистых изделий из полимерных композиционных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 С 43/20 // В 29 0 НИЕ ЕТЕНИ Н АВТО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(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. 511) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТЫХЗДЕЛИИ ИЗ ИОЛИМЕРНЪХ КОМПОЗИЦИОННАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к производству изделий из полимерных композиционных материалов и может быть использовано в химической промышленности,машиностроении, судостроении и другихотраслях промышленности,Цель изобретения - повышение производительности способа, упрощение авто"матизации процесса и увеличение проч"ности изделий.Способ реализуют на известном оборудовании,. широко применяемом в тех".йике изготовления слоистых пластиков.Для получения препрега могут бытьиспользованы широко применяемые втехнике изготовления слоистых пластиков пропиточные машины, содержащие(57) Изобретение относится к произ= водству изделий иэ полимерных композиционных материалов и может быть использовано в химицеской промышленности, машиностроении, судостроении и др Цель изобретения - повышение производительности способа, упрощение автоматизации процесса и увеличение прочности изделий. Для этого связующее в препреге частично отверждаютдо степени полимеризации 10-503 и наращивают слои препрега под давлением прикаточного ролика 0,5-50 кгс/см, Внутренние поверхности препрега, образующие угол встреци соединяемых слоев нагревают (бесконтактно) до йФ9 степени полимериэации связующего 85- 953 на длине зоны нагрева, составляющей 0,2"0,8 ее расстояния от вершины угла встречи слоев препрега. 1 табл. С узел подачи исходного ленточного материала, пропиточную ванну со связующим, сушильную камеру и узел приемаФебеготового препрега, например, пропиточные машины типа УПСТ, УПСТ.Для сборки пакета слоистого пласти-ка может быть использована, например,установка, включающая расположеннуюв направляющих, закрепленных на плос"ком столе, каретку с размещенными наней прикаточным роликом, подвешеннымк пневмоцилиндру, узлом смотки пре- е фпрега, узлом разогрева связующего,включающим кварцевые лампы с приспособлением для фокусировки тепловогопотока на зоны нагрева предрега и выполненным в виде оптических линз илиотражающих экранов, узлом резки и уз"лом подачи препрега, установленныммежду узлами смотки и резки. Кареткасодержит привод продольного переме"щения, привод поперецного перемещенияи привод поворота относительно вертикальной оси. Стол включает полую плиту, снабженную системой отсоса длясоздания разрешения, поверхность стола перфорирована,П р и м е р 1. Для изготовленияслоистого изделия типа обшивки размером 900 х 12000 мм пропитывают стекло",ткань марки Т"80 эпоксидным связую.15щим марки ЗНФБ на пропитоцной машинеУПСТ. Частичное отверждение связуюцего до степени полимеризации 10 ьосуществляют пропусканием пропитанной стеклоткани со скоростью 2 и/минчерез сушильную камеру, нагретую до85 фС. Степень полимеризации связующе"го в препреге определяют методом экстрагирования в аппарате Сакслета раст"воримой части связующего кипящей 25спирто"ацетоновой смесью. Содержаниесвязуюцего в препреге составляет33 масПолученный препрег заправляют вустановку для выкладки и производятсборку пакета путем последовательногонаращивания слоев препрега под давлением прикатоцного ролика 0,5 кгс/см 2,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 слоевпрепрега с помощью кварцевых ламп,, тепловой поток от которых сфокусирован по всей ширине препрега на длине 60 мм отражающими экранами. В процессе выкладки слоев препрега осуществляют его натяжение с усилием, 45составляющим 103 от разрывной прочности препрега. Скорость выкладкисоставляет 20 м/мин. Пакет, собранный из 10 слоев препрега, помещают вгерметичный чехол, подключают чехолк вакуумной системе и производят вакуум-автоклавное формование деталипо следующему режиму: создание вакуума с остаточным давлением не более100 мм рт.ст подъем температурысо скоростью 2-3 С в 1 мин до 170 Сс одновременным приложением давления6 кгс/см 2, вь 1 держка при 170 С в тецение 6 ч и охлаждение под давлением до 40 С. Из полученной детали выреза" ют образцы для определения плотности стеклопластика, содержания авязующе" го, предела прочности при растяжении, изгибе и межслоевом сдвиге.П р и м е р 2. Для изготовления слоистого изделия типа обшивки размером 900 х 12000 мм пропитывают ткань из ароматического полиамидного волокна марки СВИ (артикул 56313) эпоксифенольным связующим марки 5-211-БН на пропиточной машине УПСТ. Частичное отверждение связующего до сте" пени полимеризации 301 осуществляют пропусканием пропитанной стеклоткани со скоростью 1,5 м/мин через сушильную камеру нагретую до 95 С. Степень полимеризации связующего в препреге определяют методом экстрагирования в аппарате Сакслета, Содержание связующего в препреге составляет чОмас.3.Полученный препрег заправляют в установку для выкладки и производят сборку пакета путем последовательного наращивания слоев пререга под давлением холодного прикаточного ролика 25 кгс/см 2, причем внутренние поверхности препрега, образующие угол встречи соединяемых слоев нагревают до степени полимеризации связующего 903 на длине зоны нагрева 75 мм, состав" ляюцей 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 отражаю" щими экранами.В процессе выкладки слоев препрега осуцествляют его натяжение с уси" лием, составляющим 20 ь от разрывной прочности препрега. Скорость выкладки составляет 25 м/мин. Пакет, собранный из 1 О слоев препрега, помещают в герметичный мешок, подключают мешок к вакуумной системе и производят ва" куум"автоклавное формование детали по следующему режиму: создание вакуума с остатоцным 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/см 2, подъем температуры до 1,30 С, выдержка при 130 С 1 ц, подъем температуры до 160 С, выдержка 2 ц и охлаждение под давлением до 0 С со скоростью не более 2 С в 1 мин, Из полученной5 164 детали вырезают образцы для определения,плотности органопластика, предела прочности при растяжении, сжятии и изгибе. 3162 5деляют методом экстра гирова ния в Н-метилпирролидоне. Содержание связующего в препреге составляет 33 мас,ь. 30Полученный препрег заправляют вП р и м е р 3. Для изготовления слоистого изделия типа обшивки размером 900 х 12000 мм пропитывают углеродную ленту марки ЛУ-ПО шириной 280 мм предварительно нанесенным на ее повер хность электростатическим напылением порошкообразного полиаминоимидного связующего марки ПАИС"10 М на механизированной установке УНС, включающей подающий барабан, узел электростатического напыления порошкообразного связующего, привод перемещения углеродной ленты, терморадиационную печь для оплавления связующего на ленте и узел смотки препрега.Частичное отверидение связующего в препре" ге до степени полимеризации 50 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 ,наращивания слоев препрега со схемой укладки 0 90 под давлением прикаточУного ролика 50 кгс/см, причем внутренние поверхности препрега, образующие угол встречи соединяемых слоев, нагревают до степени полимеризации связующего 95 ь на длине зоны нагрева 1 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 1 мм оптическими линзами В процессе выкладки слоев препрега осуществляют его натяжение с усили" ем, составляющим 151 от разрывной прочности препрега. Скорость выклад" ки 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 35 40 45 50 55 до 250 С со скоростью 2-3 С в 1 минс 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 таблицеПредлагаемый способ по сравнению с известным обеспечиваетувеличение скорости выкладки препрега в 20-30 раз и за счет этого, а также за счет обеспечени.я резки препрега на ходу повышение производительности способа на 30-503, причемувеличивается прочность изделий на 7-ЗОЖ:Кроме того, за счет исключения налипания препрега на детали лентопротяжного механизма, применения препрега 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 ленточного 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 щ и й с я тем. что, с целью повышения производительности способа, упрощения автоматизации процесса и увеличения прочности изделий, связующее в препреге частично отверждают до степени полимеризации 10-503 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.