RU2321606C1 - Method of production of prepreg - Google Patents

Method of production of prepreg Download PDF

Info

Publication number
RU2321606C1
RU2321606C1 RU2006121850/04A RU2006121850A RU2321606C1 RU 2321606 C1 RU2321606 C1 RU 2321606C1 RU 2006121850/04 A RU2006121850/04 A RU 2006121850/04A RU 2006121850 A RU2006121850 A RU 2006121850A RU 2321606 C1 RU2321606 C1 RU 2321606C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filler
impregnation
temperature
polymer binder
prepreg
Prior art date
Application number
RU2006121850/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006121850A (en
Inventor
Анатолий Ильич Быков (RU)
Анатолий Ильич Быков
Светлана Николаевна Шестухина (RU)
Светлана Николаевна Шестухина
Дмитрий Витальевич Моторин (RU)
Дмитрий Витальевич Моторин
Николай Васильевич Мухин (RU)
Николай Васильевич Мухин
Николай Владимирович Выморков (RU)
Николай Владимирович Выморков
Борис Вадимович Чернышов (RU)
Борис Вадимович Чернышов
Борис Тихонович Федотов (RU)
Борис Тихонович Федотов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"
Priority to RU2006121850/04A priority Critical patent/RU2321606C1/en
Publication of RU2006121850A publication Critical patent/RU2006121850A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2321606C1 publication Critical patent/RU2321606C1/en

Links

Landscapes

  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

FIELD: production of prepreg on base of cores of carbon, glass and organic fibers or their combination, as well as fabrics of various interweaving for manufacture of transport facilities, aircraft and spacecraft.
SUBSTANCE: proposed method includes first impregnation of filler in first bath filled with 5- 20-% solution of polymer binder preheated to temperature of 25-30 C at impregnation rate of 0.45-1.5 m/min when filler is acted on by supersonic waves. Then drying is carried out with the aid of infra-red radiation at filler flow rate of 0.45-1.5 m/min. Second impregnation of filler is carried out in second bath filled with 49- 65-% solution of the same polymer binder preheated to temperature of 25-30 C at impregnation rate of 0.45-1.5 m/min under action of ultrasonic waves. Then, filler is dried at rate 0.45-1.5 m/min flowing through horizontal drying chamber at temperature which is below gelatinization temperature of binder by at least 20 C. Then, partially dried filler is passed through system of drawing heated and cooled calendars.
EFFECT: improved quality of impregnation of prepreg.
7 cl, 2 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области получения препрегов на основе жгутов из углеродных, стеклянных, органических волокон или любых их сочетаний, а также тканей различного переплетения на их основе, используемых для изготовления изделий транспортного, авиационно-космического и другого назначения.The invention relates to the field of producing prepregs on the basis of bundles of carbon, glass, organic fibers or any combination thereof, as well as fabrics of various weaving based on them, used for the manufacture of articles of transport, aerospace and other purposes.

Известен способ получения углеродоволокнистого препрега, основанный на непрерывной пропитке углеродного волокнистого наполнителя полимерным связующим после пропускания электрического тока через отрезок движущегося между электродами углеродного волокнистого наполнителя с полным удалением адсорбированной из окружающей среды воды, технологического замасливателя и загрязнений поверхности (RU, №2162864, кл. C08J 5/06, опубл. 20.10.2000 г.).A known method of producing a carbon fiber prepreg based on the continuous impregnation of a carbon fiber filler with a polymer binder after passing an electric current through a segment of a carbon fiber filler moving between the electrodes with the complete removal of water adsorbed from the environment, process lubricant and surface contaminants (RU, No. 2162864, class C08J 5/06, published on October 20, 2000).

Недостатком этого способа является то, что он не применим для изготовления препрегов, в качестве наполнителей которых используются волокна, обладающие диэлектрическими свойствами, например стекловолокна или органические волокна, так как они не электропроводны и не образуют электрической дуги. Не применим данный способ и к углеродным наполнителям, обработанным активным замасливателем для активации поверхности углеродного наполнителя и увеличения адгезионных свойств наполнителя, так как он удаляется вместе с влагой.The disadvantage of this method is that it is not applicable for the manufacture of prepregs, the fillers of which are fibers having dielectric properties, for example glass fibers or organic fibers, since they are not electrically conductive and do not form an electric arc. This method is not applicable to carbon fillers treated with an active lubricant to activate the surface of the carbon filler and increase the adhesive properties of the filler, since it is removed together with moisture.

Известен также способ изготовления препрегов, в котором на листовой материал, покрытый антиадгезионным агентом, наносят жидкую композицию на основе термореактивной смолы, не содержащую растворителя, после чего листовой материал накладывают на подложку и полученную сборку нагревают, переводя на подложку композицию, после чего отверждают до В-стадии (JP, №4-6525 В4, кл. В29В 11/16, опубл. 06.02.1992 г.).There is also known a method of manufacturing prepregs, in which a solvent-free thermosetting resin-based liquid composition is applied to a sheet material coated with a release agent, after which the sheet material is applied to a substrate and the resulting assembly is heated, transferring the composition to the substrate, and then solidified to B -stages (JP, No. 4-6525 B4, class B29B 11/16, publ. 02/06/1992).

Недостатком известного способа является невозможность применения его при изготовлении препрегов, в которых используются связующие, содержащие растворитель, а также жгуты и ткани толстых номиналов, которые невозможно равномерно пропитать по толщине. Высококонцентрированные связующие не обладают такой же текучестью, какой обладают связующие, содержащие растворитель. Они пропитывают жгуты лишь поверхностно, «запирая» воздух между волокнами, составляющими жгут.The disadvantage of this method is the impossibility of using it in the manufacture of prepregs, which use binders containing solvent, as well as tows and fabrics of thick denominations that cannot be uniformly impregnated in thickness. Highly concentrated binders do not have the same fluidity as solvent containing binders. They impregnate the tows only superficially, “locking” the air between the fibers that make up the tow.

Наиболее близким к предложенному способу изготовления препрега является способ, который включает пропитку растворителем подложки из стекловолокна, пропитку эпоксидной смолой подложки из стекловолокна, пропитанной растворителем, нагрев подложки из стекловолокна, пропитанной эпоксидной смолой, дальнейшую пропитку эпоксидным связующим подложки из стекловолокна, пропитанной эпоксидной смолой, в котором эпоксидная смола уже частично отверждена, и нагрев полученной подложки из стекловолокна, пропитанной эпоксидной смолой. Способ отличается тем, что степень полимеризации эпоксидной смолы во внутреннем слое составляет 85% и более, а во внешнем слое степень полимеризации эпоксидной смолы составляет 65% или менее (ЕР, №1241208 А1, кл. C08J 5/24, опубл. 18.09.2002 г., прототип).Closest to the proposed method for the manufacture of the prepreg is a method that involves impregnating a glass fiber substrate with a solvent, impregnating a solvent impregnated glass fiber substrate with an epoxy resin, heating the glass fiber substrate impregnated with epoxy resin, further impregnating the glass fiber substrate impregnated with epoxy resin impregnated with epoxy resin wherein the epoxy resin is already partially cured, and heating the resulting glass fiber substrate impregnated with the epoxy resin. The method is characterized in that the degree of polymerization of the epoxy resin in the inner layer is 85% or more, and in the outer layer the degree of polymerization of the epoxy resin is 65% or less (EP, No. 1241208 A1, class C08J 5/24, published on September 18, 2002 g., prototype).

Недостатком указанного способа является то, что он не может быть применим при изготовлении препрегов, в которых в качестве наполнителей используются жгуты из углеродных, стеклянных, органических волокон, обработанные активными замасливателями, а также ткани на основе этих волокон, так как при пропитке указанных наполнителей растворителями, используемыми в прототипе, с поверхности наполнителя неравномерно удаляются активные замасливатели, предназначенные для улучшения адгезионных свойств между наполнителем и связующим, используемым для пропитки наполнителя. Кроме того, из-за разных степеней полимеризации эпоксидной смолы во внутреннем и внешнем слоях препрега, возникает зона дополнительного напряжения, которая приводит к ослаблению когезионных и адгезионных связей, что отрицательно сказывается на качестве изготавливаемого препрега. Все это не позволяет получить препрег с заданным уровнем характеристик.The disadvantage of this method is that it cannot be applicable in the manufacture of prepregs, in which fillers are used bundles of carbon, glass, organic fibers treated with active sizing, as well as fabrics based on these fibers, since when these fillers are impregnated with solvents used in the prototype, active lubricants designed to improve the adhesive properties between the filler and the binder used are unevenly removed from the surface of the filler for impregnation of the filler. In addition, due to the different degrees of polymerization of the epoxy resin in the inner and outer layers of the prepreg, a zone of additional stress arises, which leads to weakening of cohesive and adhesive bonds, which negatively affects the quality of the prepared prepreg. All this does not allow to obtain a prepreg with a given level of characteristics.

Задачей изобретения является разработка способа изготовления препрега из пропитанных раствором полимерного связующего жгутов из углеродных, стеклянных, органических волокон или их сочетаний, а также тканей различного переплетения, выполненных на основе этих жгутов, и позволяющего получить препрег с заданным уровнем характеристик.The objective of the invention is to develop a method of manufacturing a prepreg from a solution impregnated with a polymer binder, bundles of carbon, glass, organic fibers, or combinations thereof, as well as fabrics of various weaving, made on the basis of these bundles, and allowing to obtain a prepreg with a given level of performance.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления препрега, включающем первую пропитку наполнителя раствором полимерного связующего, сушку пропитанного наполнителя, вторую пропитку наполнителя раствором того же полимерного связующего, сушку пропитанного наполнителя в камере сушки, согласно предлагаемому изобретению первую пропитку наполнителя проводят 5-20%-ным раствором полимерного связующего, подогретого до температуры 25-30°С, со скоростью пропитки 0,45-1,5 м/мин при воздействии на наполнитель ультразвуковыми волнами. Сушку наполнителя после первой пропитки осуществляют инфракрасным излучением при прохождении его со скоростью 0,45-1,5 м/мин. Вторую пропитку наполнителя осуществляют 49-65%-ным раствором того же полимерного связующего, подогретого до температуры 25-30°С, со скоростью пропитки 0,45-1,5 м/мин при воздействии на наполнитель ультразвуковыми волнами. Сушку наполнителя после второй пропитки проводят при прохождении его со скоростью 0,45-1,50 м/мин через горизонтальную камеру сушки при температуре ниже температуры желатинизации связующего не менее чем на 20°С. Затем подсушенный наполнитель пропускают через систему тянущих обогреваемых и охлаждаемых каландров для получения номинальной толщины препрега и обеспечения суммарного наноса полимерного связующего.The technical result is achieved in that in a method for manufacturing a prepreg, comprising first impregnating a filler with a polymer binder solution, drying an impregnated filler, a second impregnating a filler with a solution of the same polymeric binder, drying an impregnated filler in a drying chamber, according to the invention, the first filler impregnation is carried out 5-20% a solution of a polymer binder, heated to a temperature of 25-30 ° C, with an impregnation speed of 0.45-1.5 m / min when exposed to the filler by ultrasonic waves. Drying of the filler after the first impregnation is carried out by infrared radiation while passing it at a speed of 0.45-1.5 m / min. The second impregnation of the filler is carried out with a 49-65% solution of the same polymer binder, heated to a temperature of 25-30 ° C, with a speed of impregnation of 0.45-1.5 m / min when exposed to the filler with ultrasonic waves. Drying of the filler after the second impregnation is carried out when it passes at a speed of 0.45-1.50 m / min through a horizontal drying chamber at a temperature below the gelatinization temperature of the binder by at least 20 ° C. Then, the dried filler is passed through a system of pulling heated and cooled calendars to obtain the nominal thickness of the prepreg and to ensure the total amount of polymer binder.

При этом в качестве наполнителя могут использоваться жгуты из углеродных, стеклянных, органических волокон или любых сочетаний, а также ткани различного переплетения, выполненные из жгутов на основе углеродных, стеклянных, органических волокон или их любых сочетаний.In this case, bundles of carbon, glass, organic fibers or any combination, as well as fabrics of various weaving made of bundles based on carbon, glass, organic fibers or any combination thereof, can be used as filler.

Воздействие ультразвуковых волн при пропитке наполнителя раствором полимерного связующего целесообразно осуществлять перпендикулярно расположению волокон в жгуте при непосредственном касании наполнителем волновода, расположенного в ванне со связующим. При этом параметры воздействия ультразвуковых волн при пропитке наполнителя раствором полимерного связующего могут иметь следующие величины: частота ультразвука 19,5-20,5 кГц, амплитуда колебаний составляет 1,5-3 мкм, мощность ультразвуковых колебаний равна 300 Вт. Температура в зоне пропитки не должна превышать 60°С.The influence of ultrasonic waves during the impregnation of the filler with a polymer binder solution is advisable to perpendicular to the location of the fibers in the bundle when the filler directly touches the waveguide located in the binder bath. In this case, the parameters of the effect of ultrasonic waves during the impregnation of the filler with a polymer binder solution can have the following values: the ultrasound frequency is 19.5-20.5 kHz, the vibration amplitude is 1.5-3 microns, and the ultrasonic vibration power is 300 W. The temperature in the impregnation zone should not exceed 60 ° C.

Сушку наполнителя инфракрасным излучением после первой его пропитки раствором полимерного связующего можно проводить при температуре, не превышающей температуру кипения растворителя полимерного связующего.Drying the filler with infrared radiation after its first impregnation with a polymer binder solution can be carried out at a temperature not exceeding the boiling point of the polymer binder solvent.

Наполнитель в виде жгута перед второй пропиткой раствором полимерного связующего целесообразно пропустить через раскладочное поворотное устройство таким образом, чтобы расстояние между центрами жгутов при раскладке на поворотном устройстве было равным ширине раскатанного жгута.It is advisable to pass the filler in the form of a bundle before the second impregnation with a polymer binder solution through a folding rotary device so that the distance between the centers of the bundles when laying on the rotary device is equal to the width of the rolled bundle.

На чертеже представлена схема установки для изготовления препрега: 1 - шпулярник, 2 - шпуледержатели для шпулей со жгутом, 3 - распределительная гребенка, 4 - устройство для крепления ткани, 5 - размоточное устройство для крепления антиадгезионной подложки, 6 - первая пропиточная ванна, 7 - устройство для сушки препрега инфракрасным излучением, 8 - раскладочное поворотное устройство, 9 - вторая пропиточная ванна, 10 - первый обогреваемый пропиточный бак, 11 - второй обогреваемый пропиточный бак, 12 - натяжной узел, 13 - кашировочный каландр, 14 - горизонтальная камера сушки наполнителя после второй пропитки, 15 - обогреваемые и охлаждаемые каландры, 16 - приемное устройство для полученного препрега.The drawing shows the installation diagram for the preparation of the prepreg: 1 - creel crest, 2 - bobbin holders for bobbins with a bundle, 3 - distribution comb, 4 - tissue attachment device, 5 - unwinding device for fixing the release liner, 6 - first impregnation bath, 7 - device for drying the prepreg with infrared radiation, 8 - folding swivel device, 9 - second impregnation bath, 10 - first heated impregnation tank, 11 - second heated impregnation tank, 12 - tension unit, 13 - lamination calendar, 14 - horizontal the first chamber for drying the filler after the second impregnation; 15 — heated and cooled calendars; 16 — receiving device for the obtained prepreg.

Способ изготовления препрега на основе жгута, состоящего из углеродных, стеклянных, полимерных волокон или их сочетаний, заключается в следующем: жгуты со шпуледержателей 2 шпулярника 1 поступают на распределительную гребенку 3, в которой они равномерно распределяются по ширине и поступают в первую пропиточную ванну 6 с раствором полимерного связующего 5-20%-ной концентрации, которое подается из первого обогреваемого пропиточного бака 10. Пропитка осуществляется воздействием на наполнитель ультразвуковыми волнами при касании жгутом волновода перпендикулярно расположению волокон в жгуте с амплитудой колебаний 1,5-3,0 мкм, частотой ультразвуковых колебаний 19,5-20,5 кГц и мощностью ультразвуковых колебаний 300 Вт. Пропитанный наполнитель поступает в устройство 7 для сушки инфракрасным излучением. Температура сушки не превышает температуру кипения растворителя полимерного связующего. Далее пропитанный жгут поступает на раскладочное поворотное устройство 8, в котором жгут раскладывается так, чтобы расстояние между центрами жгутов равнялось ширине раскатанного жгута. Во второй пропиточной ванне 9 просушенный наполнитель пропитывается 49-65%-ным раствором полимерного связующего при воздействии ультразвуковыми волнами при касании жгутом волновода перпендикулярно расположению волокон в жгуте с частотой ультразвуковых колебаний, равной 19,5-20,5 кГц; амплитудой колебаний 1,5-3 мкм и мощностью ультразвуковых колебаний 300 Вт. Раствор связующего в ванну поступает из второго обогреваемого бака 11. Далее пропитанный наполнитель укладывается на антиадгезионную подложку, которая сматывается с размоточного устройства 5 и поступает в горизонтальную камеру сушки 14. При этом температура сушки пропитанного наполнителя снижена по отношению к температуре желатинизации связующего не менее чем на 20°С. Из горизонтальной камеры сушки 14 просушенный наполнитель проходит через систему тянущих обогреваемых и охлаждаемых каландров 15 для получения номинальной толщины препрега и оптимального суммарного наноса полимерного связующего. Готовый препрег поступает на приемное устройство 16, предварительно распущенный по длине препрега на требуемую ширину. Процесс пропитки и сушки наполнителя проводится со скоростью 0,45-1,5 м/мин.A method of manufacturing a prepreg based on a bundle consisting of carbon, glass, polymer fibers, or combinations thereof, is as follows: the bundles from the bobbin holders 2 of the creel 1 enter the distribution comb 3, in which they are evenly distributed across the width and enter the first impregnation bath 6 s a solution of a polymer binder of 5-20% concentration, which is supplied from the first heated impregnation tank 10. Impregnation is carried out by exposure to the filler with ultrasonic waves when touched by a tow wave ode perpendicular arrangement of fibers in a bundle with the amplitude of oscillation of 1.5-3.0 microns, the frequency of ultrasonic vibration 19,5-20,5 kHz and power of ultrasonic vibrations 300 watts. The impregnated filler enters the device 7 for drying by infrared radiation. The drying temperature does not exceed the boiling point of the solvent of the polymer binder. Next, the impregnated harness enters the folding swivel device 8, in which the harness is expanded so that the distance between the centers of the harness is equal to the width of the rolled harness. In the second impregnation bath 9, the dried filler is impregnated with a 49-65% polymer binder solution when exposed to ultrasonic waves when the waveguide touches the waveguide perpendicular to the location of the fibers in the bundle with an ultrasonic vibration frequency of 19.5-20.5 kHz; the oscillation amplitude of 1.5-3 microns and the power of ultrasonic vibrations of 300 watts. The binder solution enters the bath from the second heated tank 11. Then, the impregnated filler is placed on a release liner, which is wound from the unwinding device 5 and enters the horizontal drying chamber 14. In this case, the drying temperature of the impregnated filler is reduced by at least 20 ° C. From the horizontal drying chamber 14, the dried filler passes through a system of pulling heated and cooled calendars 15 to obtain a nominal prepreg thickness and an optimal total polymer binder deposit. The finished prepreg arrives at the receiving device 16, previously dissolved along the length of the prepreg to the desired width. The process of impregnation and drying of the filler is carried out at a speed of 0.45-1.5 m / min.

Способ изготовления препрега на основе тканей различного переплетения, выполненных из жгутов на основе углеродных, стеклянных, органических, полимерных волокон или различных их сочетаний, заключается в следующем: ткань с размоточного устройства 4 поступает в первую пропиточную ванну 6, в которую подается из первого пропиточного обогреваемого бака 10 раствор полимерного связующего 5-20%-ной концентрации. После первой пропитки, осуществляемой при воздействии ультразвуковыми волнами при касании наполнителем волновода, расположенного в пропиточной ванне, при воздействии ультразвуковых волн перпендикулярно волокнам в жгуте, из которого выполнена ткань, при частоте ультразвуковых колебаний 19,5-20,5 кГц, мощности ультразвуковых колебаний 300 Вт и амплитуде колебаний 1,5-3,0 мкм, пропитанная ткань поступает на сушку инфракрасным излучением в устройство 7. Температура в зоне сушки не должна превышать температуру кипения растворителя полимерного связующего. Подсушенная ткань поступает во вторую пропиточную ванну 9 с 49-65%-ным раствором полимерного связующего 9, которое подается из второго обогреваемого бака 11. Концентрация связующего при второй пропитке составляет 49-65%. Далее процесс изготовления препрега аналогичен процессу изготовления препрега на основе жгутов, приведенному выше.A method of manufacturing a prepreg based on fabrics of various weaving, made of bundles based on carbon, glass, organic, polymer fibers or various combinations thereof, is as follows: the fabric from the unwinding device 4 enters the first impregnation bath 6, which is fed from the first impregnated heated tank 10 polymer binder solution of 5-20% concentration. After the first impregnation, carried out when exposed to ultrasonic waves when the filler touches the waveguide located in the impregnation bath, when exposed to ultrasonic waves, perpendicular to the fibers in the tow of which the fabric is made, at a frequency of ultrasonic vibrations of 19.5-20.5 kHz, the power of ultrasonic vibrations of 300 W and an oscillation amplitude of 1.5-3.0 μm, the impregnated fabric is dried by infrared radiation in the device 7. The temperature in the drying zone should not exceed the boiling point of the polymer solvent binder. The dried fabric enters the second impregnation bath 9 with a 49-65% solution of the polymer binder 9, which is supplied from the second heated tank 11. The concentration of the binder in the second impregnation is 49-65%. Further, the prepreg manufacturing process is similar to the harness-based prepreg manufacturing process described above.

Заявляемый способ пропитки позволяет получить препрег с требуемыми параметрами независимо от толщины волокнистого наполнителя в виде жгута или тканей на его основе, типа наполнителя и полимерного связующего, а так же от ширины ткани.The inventive method of impregnation allows to obtain a prepreg with the required parameters, regardless of the thickness of the fibrous filler in the form of a bundle or fabrics based on it, such as filler and polymer binder, as well as the width of the fabric.

Пример 1. Углеродный жгут «Грапан-27» ТУ 1916-204-51385208-2001 со шпуледержателей шпулярника поступает на распределительную гребенку и далее на первую пропитку в первую ванну. Раствор эпоксидного модифицированного связующего «ЭНФБ» ТУ 1-596-36-98 5%-ной концентрации поступает из первого обогреваемого бака, имеющий постоянную температуру, равную 25°С. Первую пропитку наполнителя осуществляют в ультразвуковом поле при частоте 20,5 кГц, амплитуде 2,0 мкм и мощности ультразвуковых колебаний 300 Вт. Температура в зоне пропитки жгута равна 30°С. Пропитанный жгут поступает в устройство для сушки инфракрасным излучением для удаления растворителя спирто-ацетоновой смеси. Температура в зоне сушки для данного растворителя 70°С. Далее подсушенный после первой пропитки жгут поступает на раскладочное поворотное устройство. Расстояние между центрами жгутов равно 10 мм. С раскладочного поворотного устройства подсушенный жгут поступает на вторую пропитку во вторую ванну с тем же модифицированным эпоксидным связующим 49%-ной концентрации, поступающим из второго обогреваемого бака, имеющим постоянную температуру 25°С. Параметры воздействия ультразвуквых волн и температура те же, что и при первой пропитке в первой пропиточной ванне. Пропитанный жгут укладывается на антиадгезионную бумагу и поступает в горизонтальную камеру сушки. Температура в камере сушки 90°С. Из камеры сушки препрег, уложенный между двумя антиадгезионными бумагами, проходит через систему каландров. Зазоры на каландрах поддерживаются в диапазоне 0,25-0,33 мм; температура каландров не должна превышать температуру в камере сушки. Скорость пропитки и сушки составляет 1 м/мин. Технологические параметры приведены в таблице 1, физико-химические показатели препрега приведены в таблице 2.Example 1. The carbon harness "Grapan-27" TU 1916-204-51385208-2001 from the bobbin holders of the creel goes to the distribution comb and then to the first impregnation in the first bath. The solution of the epoxy modified binder "ENFB" TU 1-596-36-98 5% concentration comes from the first heated tank having a constant temperature equal to 25 ° C. The first impregnation of the filler is carried out in an ultrasonic field at a frequency of 20.5 kHz, an amplitude of 2.0 μm and an ultrasonic vibration power of 300 W. The temperature in the zone of impregnation of the tow is 30 ° C. The impregnated tow is fed into the device for drying with infrared radiation to remove the solvent of the alcohol-acetone mixture. The temperature in the drying zone for this solvent is 70 ° C. Then, after the first impregnation, the tow is dried and fed to the folding rotary device. The distance between the centers of the bundles is 10 mm. From the folding rotary device, the dried tow is fed to the second impregnation in the second bath with the same modified epoxy binder of 49% concentration coming from the second heated tank having a constant temperature of 25 ° C. The parameters of exposure to ultrasonic waves and the temperature are the same as during the first impregnation in the first impregnation bath. The impregnated tow is laid on release paper and fed into a horizontal drying chamber. The temperature in the drying chamber is 90 ° C. From the drying chamber, a prepreg, laid between two release papers, passes through a calendaring system. Clearance on calendars is maintained in the range of 0.25-0.33 mm; the temperature of the calendars must not exceed the temperature in the drying chamber. The speed of impregnation and drying is 1 m / min. Technological parameters are shown in table 1, physico-chemical parameters of the prepreg are shown in table 2.

Пример 2. Комбинированная ткань 4510 фирмы «Porcher industries» на основе углеродных волокон по основе, стекловолокна по утку с размоточного устройства поступает в первую пропиточную ванну, в которую из первого обогреваемого бака поступает эпоксидное модифицированное связующее ЭНФБ 10%-ной концентрации с постоянной температурой 25°С. Первую пропитку осуществляют в ультразвуковом поле с частотой ультразвука 19,5 кГц, амплитудой колебаний 1,5 мкм и мощностью ультразвуковых колебаний 300 Вт. Температура в зоне пропитки равна 30°С. После пропитки ткань поступает на сушку инфракрасным излучением при 70°С и во вторую пропиточную ванну на вторую пропитку. В дальнейшем процесс проходит по примеру 1. Параметры пропитки представлены в таблице 1, физико-химические показатели представлены в таблице 2.Example 2. Combined fabric 4510 of Porcher industries based on carbon fibers, fiberglass from the unwinding device enters the first impregnation bath, into which from the first heated tank an epoxy modified binder of ENFB of 10% concentration with a constant temperature of 25 ° C. The first impregnation is carried out in an ultrasonic field with an ultrasound frequency of 19.5 kHz, an oscillation amplitude of 1.5 μm and an ultrasonic oscillation power of 300 W. The temperature in the impregnation zone is 30 ° C. After impregnation, the fabric enters the dryer for drying with infrared radiation at 70 ° C and in the second impregnation bath for the second impregnation. In the future, the process proceeds as in example 1. The impregnation parameters are presented in table 1, physico-chemical parameters are presented in table 2.

Пример 3. Углеродная ткань 3692 фирмы «Porche industries» на основе углеродных волокон пропитывается по примеру 2. Параметры пропитки представлены в таблице 1, физико-химические показатели препрега приведены в таблице 2.Example 3. The carbon fabric 3692 of the company "Porche industries" based on carbon fibers is impregnated according to example 2. The impregnation parameters are presented in table 1, physicochemical parameters of the prepreg are shown in table 2.

Пример 4. Стеклоткань ТР-0,56-117А (ТУ 5952-060-0,5763895-2003) с размоточного устройства поступает в первую пропиточную ванну для первой пропитки. Фенольное связующее БФОС (ТУ 1-596-113-81) 20%-ной концентрации поступает в ванну из обогреваемого бака со стабильной температурой, равной 25°С. Процесс пропитки аналогичен примеру 2. Параметры пропитки приведены в таблице 1. Физико-химические параметры препрега приведены в таблице 2.Example 4. Fiberglass TR-0.56-117A (TU 5952-060-0.5763895-2003) from the unwinding device enters the first impregnation bath for the first impregnation. The phenolic binder BFOS (TU 1-596-113-81) of 20% concentration enters the bath from a heated tank with a stable temperature of 25 ° C. The impregnation process is similar to example 2. The impregnation parameters are shown in table 1. The physicochemical parameters of the prepreg are shown in table 2.

Пример 5. Полимерная ткань СВМ, арт. 56313Н (ТУ 17ВНИИПХВ-350-88) проитывается эпоксиполиизоцианатным связующим ЭП-2МК (ТУ 1-596-66-86) по примеру 2. Параметры пропитки приведены в таблице 1. Физико-химические показатели препрега представлены в таблице 2.Example 5. Polymeric fabric of CBM, art. 56313N (TU 17VNIIIPKHV-350-88) is impregnated with an EP-2MK epoxy polyisocyanate binder (TU 1-596-66-86) according to Example 2. The impregnation parameters are shown in Table 1. The physicochemical parameters of the prepreg are presented in Table 2.

Из приведенных выше примеров 1-5 и таблиц 1 и 2 видно, что предложенный способ позволяет получить препрег на основе пропитанных раствором полимерного связующего жгутов из углеродных, стеклянных, органических волокон или их сочетаний, а также тканей различного переплетения, выполненных на их основе, с заданным уровнем характеристик.From the above examples 1-5 and tables 1 and 2 it is seen that the proposed method allows to obtain a prepreg based on a solution of polymer binder impregnated bundles of carbon, glass, organic fibers or combinations thereof, as well as fabrics of various weaving, made on their basis, with given level of characteristics.

Таблица 1Table 1 Технологические параметры изготовления препрегаTechnological parameters of the preparation of the prepreg № п/пNo. p / p Технологические параметрыTechnological parameters Углеродный жгут Грапан-27Carbon harness Grapan-27 Комбин. ткань 4510Combine. fabric 4510 Углеродная ткань 3692Carbon fabric 3692 Стеклоткань ТР-0,56-117АFiberglass TR-0.56-117A Полимерная ткань СВМ 56313НPolymer fabric CBM 56313N 1one 22 33 4four 55 66 77 1one Технический документTechnical paper ТУ 1916-204-5138 5208-2001TU 1916-204-5138 5208-2001 «Porcher inddustries»"Porcher inddustries" «Porcher industries»Porcher industries ТУ 5952-060-0576389 5-2003TU 5952-060-0576389 5-2003 ТУ 17ВНИИПХВ-350-88TU 17VNIIIPHV-350-88 22 Полимерное связующееPolymer binder Эпоксидное связующее ЭНФБEpoxy binder ENFB ЭНФБENFB ЭНФБENFB Фенольное связующее БФОСPhenolic Binder BFOS Эпоксиполиизоцианатное связующее ЭП-2МКEpoxy polyisocyanate binder EP-2MK 33 Технический документTechnical paper ТУ 1-596-36-98TU 1-596-36-98 ТУ 1-596-36-98TU 1-596-36-98 ТУ 1-596-36-98TU 1-596-36-98 ТУ 1-596-113-81TU 1-596-113-81 ТУ 1-596-66-86TU 1-596-66-86 4four Концентрация связующего в первой ванне, %The concentration of the binder in the first bath,% 55 1010 1010 20twenty 55 55 Концентрация связующего во второй ванне, %The concentration of the binder in the second bath,% 4949 5151 50fifty 6565 4949 66 Температура инфракрасного излучения, °СInfrared temperature, ° С 7070 7070 7070 7676 6767 77 Температура связующего, °СBinder temperature, ° С 30thirty 30thirty 30thirty 2525 2525 88 Частота ультразвука, кГцThe frequency of ultrasound, kHz 20,520.5 19,519.5 19,519.5 20,020,0 20,520.5 99 Амплитуда колебаний, мкмAmplitude of vibrations, microns 2,02.0 1,51,5 1,51,5 2,02.0 3,03.0 1010 Мощность ультразвуковых колебаний, ВтPower of ultrasonic vibrations, W 300300 300300 300300 300300 300300 11eleven Скорость пропитки, сушки, м/минImpregnation, drying speed, m / min 1,01,0 0,650.65 0,50.5 1,51,5 1,41.4 1212 Температура в камере сушки, °СTemperature in the drying chamber, ° С 9090 9090 9090 110110 7070 1313 Температура на каландрах, °СTemperature on calenders, ° С 9090 9090 9090 110110 7070 14fourteen Зазоры на каландрах, ммClearance on calenders, mm 0,25-0,330.25-0.33 0,5-0,550.5-0.55 0,47-0,50.47-0.5 0,5-0,80.5-0.8 0,15-0,250.15-0.25

Таблица 2table 2 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРЕПРЕГАPHYSICAL AND CHEMICAL INDICATORS № п/пNo. p / p Наименование и характеристика материала наполнителяName and characteristics of the filler material Требования ТУTU requirements Фактические показателиActual figures массовая доля связующего, %mass fraction of binder,% массовая доля летучих веществ, %mass fraction of volatiles,% массовая доля связующего, %mass fraction of binder,% массовая доля летучих веществ, %mass fraction of volatiles,% 1one Грапан-27 (Россия). Ровинг на основе углеродных волокон с количеством филаментов 12000 и линейной плотностью 740 тексGrapan-27 (Russia). Carbon fiber roving with a filament count of 12,000 and a linear density of 740 tex 41-4741-47 не более 2no more than 2 42-4342-43 менее 1,5less than 1.5 22 Ткань 4510 на основе углеродного волокна по основе и стекловолокна по уткуFabric carbon fiber based 4510 and weft fiberglass 39-4639-46 не более 3no more than 3 42-4342-43 менее 1,5less than 1.5 33 Ткань 3692 на основе углеродных волокон по основе и уткуFabric 3692 based on carbon fiber warp and weft 38-4238-42 не более 3no more than 3 40-4140-41 менее 1,5less than 1.5 4four Стеклоткань ТР-0,56-117АFiberglass TR-0.56-117A 44-5044-50 не более 5no more than 5 45-4645-46 менее 2less than 2 55 Ткань СВМ на основе полимерного волокнаPolymer fiber based CBM fabric 42-5242-52 не более 4no more than 4 45-4645-46 менее 2less than 2

Claims (7)

1. Способ изготовления препрега, включающий первую пропитку наполнителя в ванне раствором полимерного связующего, сушку пропитанного наполнителя, вторую пропитку наполнителя в ванне раствором того же полимерного связующего, сушку пропитанного наполнителя в камере сушки, отличающийся тем, что первую пропитку наполнителя проводят в первой ванне 5-20%-ным раствором полимерного связующего, подогретого до температуры 25-30°С, со скоростью пропитки 0,45-1,5 м/мин при воздействии ультразвуковыми волнами на наполнитель, сушку наполнителя после первой пропитки осуществляют инфракрасным излучением при прохождении его со скоростью 0,45-1,5 м/мин, вторую пропитку наполнителя во второй ванне осуществляют 49-65%-ным раствором того же полимерного связующего, подогретого до температуры 25-30°С, со скоростью пропитки 0,45-1,5 м/мин, при воздействии ультразвуковыми волнами, а сушку наполнителя после второй пропитки проводят при прохождении его со скоростью 0,45-1,5 м/мин через горизонтальную камеру сушки при температуре ниже температуры желатинизации связующего не менее чем на 20°С, после чего подсушенный наполнитель пропускают через систему тянущих обогреваемых и охлаждаемых каландров.1. A method of manufacturing a prepreg, comprising first impregnating the filler in the bath with a polymer binder solution, drying the impregnated filler, a second impregnating the filler in the bath with a solution of the same polymeric binder, drying the impregnated filler in the drying chamber, characterized in that the first filling of the filler is carried out in the first bath 5 -20% solution of a polymer binder, heated to a temperature of 25-30 ° C, with a speed of impregnation of 0.45-1.5 m / min when exposed to ultrasonic waves on the filler, drying the filler after the first the impregnations are carried out by infrared radiation while passing it at a speed of 0.45-1.5 m / min, the second impregnation of the filler in the second bath is carried out with a 49-65% solution of the same polymer binder, heated to a temperature of 25-30 ° C, at a speed impregnation of 0.45-1.5 m / min, when exposed to ultrasonic waves, and the filler is dried after the second impregnation by passing it at a speed of 0.45-1.5 m / min through a horizontal drying chamber at a temperature below the gelation temperature of the binder is not less than 20 ° C, after which dried the fill is passed through a system of pulling heated and cooled calendars. 2. Способ изготовления препрега по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют жгуты из углеродных, стеклянных, органических волокон или их любых сочетаний.2. A method of manufacturing a prepreg according to claim 1, characterized in that the filler is used bundles of carbon, glass, organic fibers or any combination thereof. 3. Способ изготовления препрега по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют ткани различного переплетения, выполненные из жгутов на основе углеродных, стеклянных, органических волокон или их любых сочетаний.3. The method of manufacturing the prepreg according to claim 1, characterized in that as a filler using fabrics of various weaving, made of bundles based on carbon, glass, organic fibers or any combination thereof. 4. Способ изготовления препрега по п.2 или 3, отличающийся тем, что воздействие ультразвуковых волн при пропитке наполнителя раствором полимерного связующего осуществляют перпендикулярно расположению волокон в жгуте при непосредственном касании наполнителем волновода, расположенного в пропиточной ванне, при температуре в зоне пропитки не выше 60°С.4. A method of manufacturing a prepreg according to claim 2 or 3, characterized in that the action of ultrasonic waves when the filler is impregnated with a polymer binder solution is perpendicular to the location of the fibers in the bundle when the filler directly touches the waveguide located in the impregnation bath at a temperature in the impregnation zone of not higher than 60 ° C. 5. Способ изготовления препрега по п.1, отличающийся тем, что параметры воздействия ультразвуковых волн при пропитке наполнителя раствором полимерного связующего имеют следующие величины: частота ультразвука 19,5-20,5 кГц, амплитуда колебаний 1,5-3,0 мкм, мощность ультразвуковых колебаний 300 Вт.5. The method of manufacturing the prepreg according to claim 1, characterized in that the parameters of the action of ultrasonic waves when the filler is impregnated with a polymer binder solution have the following values: ultrasound frequency 19.5-20.5 kHz, vibration amplitude 1.5-3.0 μm, power of ultrasonic vibrations 300 W. 6. Способ изготовления препрега по п.1, отличающийся тем, что сушку наполнителя инфракрасным излучением после первой пропитки проводят при температуре, не превышающей температуру кипения растворителя полимерного связующего.6. The method of manufacturing the prepreg according to claim 1, characterized in that the filler is dried by infrared radiation after the first impregnation is carried out at a temperature not exceeding the boiling point of the polymer binder solvent. 7. Способ изготовления препрега по п.2, отличающийся тем, что жгут перед второй пропиткой пропускают через раскладочное поворотное устройство таким образом, чтобы расстояние между центрами жгутов при раскладке на поворотном устройстве составляло ширину раскатанного жгута.7. The method of manufacturing the prepreg according to claim 2, characterized in that the bundle before the second impregnation is passed through a folding rotary device so that the distance between the centers of the bundles during layout on the rotary device is the width of the rolled bundle.
RU2006121850/04A 2006-06-19 2006-06-19 Method of production of prepreg RU2321606C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121850/04A RU2321606C1 (en) 2006-06-19 2006-06-19 Method of production of prepreg

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121850/04A RU2321606C1 (en) 2006-06-19 2006-06-19 Method of production of prepreg

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006121850A RU2006121850A (en) 2008-01-10
RU2321606C1 true RU2321606C1 (en) 2008-04-10

Family

ID=39019617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006121850/04A RU2321606C1 (en) 2006-06-19 2006-06-19 Method of production of prepreg

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2321606C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447097C1 (en) * 2010-09-08 2012-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of making prepreg
RU2541068C2 (en) * 2009-06-26 2015-02-10 Хексел Композитс Лимитед Production of composite materials
RU2572320C1 (en) * 2014-07-10 2016-01-10 Рубен Александрович Мхитаров Method to produce composite material from solid domestic wastes
WO2017188861A1 (en) * 2016-04-26 2017-11-02 Общество С Ограниченной Ответственностью "Анизопринт" Composite reinforcing thread, prepreg, tape for 3d printing and installation for preparing same
RU2712658C1 (en) * 2017-02-08 2020-01-30 Торэй Эдванст Матириалз Корея Инк. Method and device for production of carbon fiber prepreg
RU200933U1 (en) * 2020-07-28 2020-11-19 Общество с ограниченной ответственностью «ЛУЧ» Mobile impregnation line for the production of UV-curable prepregs
RU2789104C1 (en) * 2020-03-13 2023-01-30 ГЕЙЛЕКТИК КО., ЭлЭлСи Composite control cables and stabilizing tension cables for aviation applications and the method for their manufacture

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2541068C2 (en) * 2009-06-26 2015-02-10 Хексел Композитс Лимитед Production of composite materials
RU2447097C1 (en) * 2010-09-08 2012-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of making prepreg
RU2572320C1 (en) * 2014-07-10 2016-01-10 Рубен Александрович Мхитаров Method to produce composite material from solid domestic wastes
WO2017188861A1 (en) * 2016-04-26 2017-11-02 Общество С Ограниченной Ответственностью "Анизопринт" Composite reinforcing thread, prepreg, tape for 3d printing and installation for preparing same
RU2712658C1 (en) * 2017-02-08 2020-01-30 Торэй Эдванст Матириалз Корея Инк. Method and device for production of carbon fiber prepreg
RU2789104C1 (en) * 2020-03-13 2023-01-30 ГЕЙЛЕКТИК КО., ЭлЭлСи Composite control cables and stabilizing tension cables for aviation applications and the method for their manufacture
RU200933U1 (en) * 2020-07-28 2020-11-19 Общество с ограниченной ответственностью «ЛУЧ» Mobile impregnation line for the production of UV-curable prepregs

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006121850A (en) 2008-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2321606C1 (en) Method of production of prepreg
KR101909362B1 (en) Method of producing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer in a fluid bed
KR101909363B1 (en) Method of manufacturing a fibrous material preimpregnated with thermoplastic polymer using an aqueous dispersion of polymer
US10501605B2 (en) Carbon fiber-reinforced resin composition, method for manufacturing carbon fiber-reinforced resin composition, molding material, method for manufacturing molding material, and carbon fiber-reinforced resin molded article
US9074064B2 (en) Carbon fiber prepreg, method for producing same and carbon fiber reinforced composite material
KR100914144B1 (en) Composite material, method for the production and use thereof
JP7123052B2 (en) Method for producing fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer in powder form
RU2615405C2 (en) Improvement of fibre reinforced materials
JP2020524615A (en) Fiber material impregnated with thermoplastic prepolymer
JP5864172B2 (en) Polyparaphenylene terephthalamide fiber composite, its production method and its use
HUE033121T2 (en) Consolidated fibre bundle
JP2017119936A (en) Sizing agent coated carbon fiber, manufacturing method of sizing agent coated carbon fiber, prepreg and carbon fiber reinforced composite material
US20200173100A1 (en) Carbon fiber tow with improved processability
EP2980309A1 (en) Carbon fiber nonwoven
WO2003083206A1 (en) Composite comprising heat-resistant fiber and siloxane polymer
KR20130085163A (en) Method of manufacturing for thermoplastic tape with impregnated continuous carbon fiber
JP2008044999A (en) Process for producing prepreg excellent in uniformity
JP4832208B2 (en) Manufacturing method of prepreg with excellent uniformity
JP5301132B2 (en) Prepreg manufacturing equipment
CN113226682B (en) Method for producing a fibrous material pre-impregnated with a thermoplastic polymer in a fluidized bed
JP7157571B2 (en) Method for producing mixed yarn, method for producing mixed yarn, and woven or knitted fabric
KR20160037256A (en) Method of coating carbon-fiber with sizing agent, apparatus thereof, and complex materials manufactured by the same
CN113767007A (en) Method for producing fiber-reinforced resin base material, and integrated molded article thereof
JP2005255927A (en) Thermoplastic resin prepreg and its manufacturing process
WO2024053388A1 (en) Slurry impregnated sheet manufacturing device

Legal Events

Date Code Title Description
MZ4A Patent is void

Effective date: 20090916