RU2519963C1

RU2519963C1 - Method for soaking of fibrous material with binding agent, and device for its implementation

Info

Publication number: RU2519963C1
Application number: RU2013112762/12A
Authority: RU
Inventors: Александр Федорович Короткий; Сергей Александрович Короткий; Александр Владимирович Соченков
Original assignee: Александр Федорович Короткий
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2014-06-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method for soaking of fibrous material with a binding agent involves supply of a binding agent under pressure to a chamber of a soaking device in the direction opposite to movement of fibrous material; with that, binding agent is squeezed for many times through fibrous material now on one side and then on the other side in turn, as well as rubbed and pressed into it by means of rounded partitions of the device. The device for the method's implementation includes a chamber that is equipped with a passage for movement of fibrous material and a pipeline for supply to it of binding agent; with that, the chamber consists of U- or L-shaped housing, inside which inserts are fixed on edges, and between them there located is a puncheon, under which a pipeline is led out and a slide with rounded partitions, which is equipped with a fixing movement mechanism.

EFFECT: quality soaking of fibrous material of different thickness and weaving, as well as some of its layers, with a viscous binding agent; providing uniform application of the binding agent onto fibrous material and minimising availability of encapsulated air in the soaked fibrous material.

3 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемый способ относится к способам пропитки волокнистых материалов: угле-, стекло-, органотканей от одного до нескольких слоев, а также текстильных тканей различного плетения толщиной от 0.1 до 5 мм вязкими связующими и может быть использовано в электроизоляционной промышленности, судо-, авиа-, машиностроении для производства лакотканей, печатных плат и полимерных композиционных материалов.The proposed method relates to methods for the impregnation of fibrous materials: carbon, glass, organo fabrics from one to several layers, as well as textile fabrics of various weaving with a thickness of 0.1 to 5 mm, viscous binders and can be used in the electrical insulation industry, ship, aircraft, mechanical engineering for the production of varnishes, printed circuit boards and polymer composite materials.

Известен способ пропитки стеклоткани связующим, согласно которому связующее продавливают сквозь стеклоткань из пропитывающего барабана, по которому она движется, в ванну. При этом одновременно со связующим на стеклоткань подают инициирующий газ, что способствует лучшему проникновению связующего через стеклоткань. Устройство для осуществления этого способа содержит пропитывающий барабан с рядом отверстий, расположенных по образующей барабана, и патрубок для подачи связующего в барабан с установленным на патрубке соплом для подачи инициирующего агента, причем в зоне расположения отверстий выполнено углубление (А.с СССР №546671, D06B 1/6, опубл.15.02.77).A known method of impregnating fiberglass with a binder, according to which the binder is pressed through the fiberglass from the impregnating drum through which it moves into the bath. At the same time, the initiating gas is supplied to the fiberglass simultaneously with the binder, which contributes to better penetration of the binder through the fiberglass. A device for implementing this method comprises an impregnating drum with a series of holes located along the generatrix of the drum, and a nozzle for supplying a binder to the drum with a nozzle for supplying an initiating agent mounted on the nozzle, and a recess is made in the hole location zone (A.C. USSR No. 546671, D06B 1/6, publ. 15.02.77).

Недостатком известного способа и устройства является то, что связующее продавливают через стеклоткань только один раз и оно не встречает противодавления с наружной стороны, что не обеспечивает качественной пропитки внутри нитей стеклоткани.A disadvantage of the known method and device is that the binder is pressed through the glass fabric only once and it does not meet back pressure from the outside, which does not provide high-quality impregnation inside the fiberglass yarns.

Наиболее близким, принятым за прототип является способ, при котором смолу под давлением подают против движения пучков волокон, проходящих через сужающуюся камеру, за счет чего происходит вдавливание смолы в волокна.The closest adopted for the prototype is a method in which the resin is supplied under pressure against the movement of fiber bundles passing through a tapering chamber, due to which the resin is pressed into the fibers.

Способ осуществляют в устройстве для пропитки пучков волокон полимером, содержащем камеру, которая принимает пучок волокон из входного отверстия и она снабжена проходом для перемещения волокон к сужающему каналу, при этом значительная часть длины входной камеры сходит на конус в направлении сужающего канала, который имеет площадь поперечного сечения меньше, чем площадь поперечного сечения входного отверстия для волокна, и за счет этого происходит вдавливание полимера в пучок волокон (Патент США №6387179 B1, 2002).The method is carried out in a device for impregnating fiber bundles with a polymer containing a chamber that receives a fiber bundle from the inlet and is provided with a passage for moving the fibers to the narrowing channel, and a significant part of the length of the input chamber converges on a cone in the direction of the narrowing channel, which has a transverse area the cross section is smaller than the cross-sectional area of the fiber inlet, and due to this, polymer is pressed into the fiber bundle (US Patent No. 6,387,179 B1, 2002).

Недостатком прототипа является то, что способ и устройство не обеспечивают пропитку тканых волокнистых материалов вязким связующим с достаточной скоростью и делают невозможным пропитку нескольких слоев тканых волокнистых материалов из-за вертикального расположения устройства, так как выходу воздуха из них препятствует уточная нить. Кроме того, вязкие связующие при прохождении волокнистых материалов через сужающий канал клинят их движение.The disadvantage of the prototype is that the method and device do not provide the impregnation of woven fibrous materials with a viscous binder at a sufficient speed and make it impossible to impregnate several layers of woven fibrous materials due to the vertical arrangement of the device, since the weft prevents the exit of air from them. In addition, viscous binders during the passage of fibrous materials through the narrowing channel wedge their movement.

Задачей изобретения является создание процесса пропитки волокнистого материала связующим, который позволял бы пропитывать вязким связующим волокнистый материал различной толщины и плетения, а также несколько его слоев, обеспечивал равномерность наноса связующего на волокнистый материал и сводил к минимуму наличие в пропитанном волокнистом материале инкапсулированного воздуха (пустот).The objective of the invention is to create a process of impregnating a fibrous material with a binder, which would allow to impregnate a fibrous material with a viscous binder of various thicknesses and weaving, as well as several layers thereof, ensure uniformity of the application of the binder on the fibrous material and minimize the presence of encapsulated air (voids) in the impregnated fibrous material .

Поставленная задача решается тем, что предложенный способ, включающий подачу связующего под давлением в камеру устройства для пропитки в направлении, противоположном движению волокнистого материала, отличается тем, что связующее неоднократно продавливают через волокнистый материал то с одной, то с другой стороны поочередно, а также втирают и вдавливают в него посредством скругленных перегородок устройства для пропитки.The problem is solved in that the proposed method, including the supply of a binder under pressure into the chamber of the impregnation device in the opposite direction to the movement of the fibrous material, is characterized in that the binder is repeatedly pressed through the fibrous material from one side, then from the other, and also rubbed and pressed into it by means of rounded baffles of the impregnation device.

Поставленная задача решается также тем, что устройство для осуществления способа, включающее камеру, которая принимает волокнистый материал из входного отверстия и снабжена проходом для перемещения волокнистого материала и трубопроводом для подачи в нее связующего, отличается тем, что камера состоит из П- или Г-образного корпуса, внутри которого по краям закреплены вкладыши, имеющие равную высоту, большую, чем высота стенок П-образного или стенки Г-образного корпуса, а между ними расположены пуансон, под который выведен трубопровод для подачи связующего в камеру и ползун со скругленными перегородками, расположенными перпендикулярно направлению движения волокнистого материала, снабженный фиксирующим механизмом перемещения, имеющие высоту, меньшую высоты вкладышей, а длину. равную ширине пропитываемого волокнистого материала. Кроме этого устройство снабжено крышкой, крепящейся на вкладышах и имеющей ответную площадку для пуансона, а также скругленные перегородки, расположенные параллельно скругленным перегородкам ползуна со смещением относительно них и равной с ними длины, при этом поверхности соприкосновения всех деталей устройства пришлифованы и плотно примыкают друг к другу.The problem is also solved in that the device for implementing the method, including a chamber that receives fibrous material from the inlet and is equipped with a passage for moving the fibrous material and a pipe for supplying a binder to it, is characterized in that the chamber consists of a U- or L-shaped case, inside of which on the edges are fixed liners having an equal height greater than the height of the walls of the U-shaped or wall of the L-shaped case, and between them there is a punch under which the pipeline for feeding the binder into the chamber and the slider with rounded partitions located perpendicular to the direction of movement of the fibrous material, equipped with a locking movement mechanism, having a height less than the height of the liners, and length. equal to the width of the impregnated fibrous material. In addition, the device is equipped with a lid mounted on the liners and having a reciprocal platform for the punch, as well as rounded partitions located parallel to the rounded partitions of the slider with offset relative to them and equal length with them, while the contact surfaces of all parts of the device are polished and tightly adjoin each other .

В устройстве для осуществления способа пропитки волокнистого материала пуансон может иметь П-образную форму.In the device for implementing the method of impregnation of fibrous material, the punch may have a U-shape.

Заявляемый способ пропитки волокнистого материала связующим, осуществляемый в предлагаемом устройстве, позволяет качественно пропитывать вязким связующим волокнистый материал различной толщины и плетения, а также несколько его слоев, обеспечивает равномерность наноса связующего на волокнистый материал и сводит к минимуму наличие в пропитанном волокнистом материале инкапсулированного воздуха (пустот) за счет «вымывания» (выдавливания) его из волокнистого материала путем неоднократного продавливания связующего через волокнистый материал то с одной, то с другой стороны поочередно. При этом «фронт» движущегося навстречу волокнистому материалу связующего гонит перед собой вытесненный из волокнистого материала воздух, не давая ему двигаться вслед за волокнистым материалом. Кроме того, на скруглениях перегородок устройства образуются зоны повышенного давления связующего, создаваемые, с одной стороны, давлением связующего, движущегося навстречу волокнистому материалу, а с другой - давлением связующего, вовлеченного под скругления перегородок устройства движущимся волокнистым материалом. При этом связующее втирается и вдавливается в волокнистый материал скруглениями перегородок, что также способствует улучшению качества пропитки. Перегибы волокнистого материала на скруглениях перегородок приводит к смещению волокон в нитях волокнистого материала то в одну, то в другую сторону относительно друг друга, что способствует вовлечению связующего внутрь нитей, т.е. более глубокой пропитке.The inventive method of impregnating a fibrous material with a binder, carried out in the proposed device, allows high-quality impregnation of a viscous binder with a fibrous material of various thicknesses and weaving, as well as several layers thereof, ensures uniformity of the application of the binder on the fibrous material and minimizes the presence of encapsulated air in the impregnated fibrous material (voids ) due to "washing" (squeezing) it from the fibrous material by repeatedly forcing the binder through the fibrous m Therians it with one or the other alternately. In this case, the “front” of the binder moving towards the fibrous material drives the air displaced from the fibrous material in front of it, preventing it from moving after the fibrous material. In addition, zones of increased pressure of the binder are formed on the fillets of the baffles of the device, which are created, on the one hand, by the pressure of the binder moving towards the fibrous material, and on the other hand, by the pressure of the binder involved under the fillet of the baffles of the device by the moving fibrous material. In this case, the binder is rubbed and pressed into the fibrous material by rounding off the partitions, which also helps to improve the quality of impregnation. The excesses of the fibrous material on the fillets of the partitions leads to the displacement of the fibers in the filaments of the fibrous material in one or the other direction relative to each other, which contributes to the involvement of the binder in the threads, i.e. deeper impregnation.

Устройство для осуществления предлагаемого способа пропитки волокнистого материала связующим представляет собой камеру, образованную совокупностью П- или Г-образного корпуса, расположенными внутри него пуансона, ползуна, закрепленных по их торцам вкладышей и крышки, крепящейся на вкладышах. П- или Г-образная форма корпуса обеспечивает удобное размещение в нем вкладышей и находящихся между ними пуансона, под который выведен трубопровод для подачи связующего, и ползуна, снабженного фиксирующим механизмом перемещения. Разница в высотах вкладышей, стенок П-образного или стенки Г-образного корпуса и пуансона с ползуном обеспечивает проход волокнистого материала через камеру под крышкой устройства над пуансоном и ползуном. Плотные примыкания пришлифованных поверхностей деталей устройства друг к другу обеспечивает герметизацию камеры по бокам устройства. Имеющаяся на крышке ответная площадка для пуансона совместно с пуансоном, поднимающимся под давлением связующего и прижимающим к ней волокнистый материал, а также равенство длин пуансона и ответной площадки для него ширине пропитываемого волокнистого материала обеспечивают герметизацию камеры на выходе из нее волокнистого материала и обеспечивают регулировку давления отжима связующего давлением подаваемого через трубопровод под пуансон связующего. П-образная форма пуансона обеспечивает равномерное распределение под ним связующего и поднятие пуансона под его давлением. Равенство длин ползуна со скругленными перегородками и скругленных перегородок крышки ширине пропитываемого волокнистого материала, а также расположение скругленных перегородок крышки параллельно скругленным перегородкам ползуна со смещением относительно них перпендикулярно движению пропитываемого волокнистого материала в совокупности с волокнистым материалом обеспечивают герметизацию камеры на входе в нее волокнистого материала. Так как скругленные перегородки препятствуют сквозному прохождению связующего через камеру и заставляют его неоднократно продавливаться то с одной, то с другой стороны поочередно через движущийся волокнистый материал, имеющий перегибы на скруглениях перегородок, давление связующего гасится. Кроме того, определенная часть связующего идет на пропитку движущегося волокнистого материала и уносится им. В результате всего этого фронт движения связующего навстречу волокнистому материалу останавливается в месте, определяемом плотностью волокнистого материала, а также вязкостью, давлением и скоростью подачи связующего. Фиксирующий механизм перемещения ползуна регулирует скорость подачи связующего путем изменения ширины щели между пуансоном и ползуном, через которую связующее поступает в камеру. Таким образом, вышеназванные отличительные признаки в совокупности обеспечивают достижение заявленного технического результата.A device for implementing the proposed method of impregnating a fibrous material with a binder is a chamber formed by a combination of a P- or G-shaped body, a punch, a slider located inside it, liners fixed to their ends and a lid mounted on the liners. The U-shaped or L-shaped housing provides convenient placement of liners and a punch between them, under which a pipeline for feeding a binder, and a slider equipped with a locking movement mechanism are brought out. The difference in height of the liners, the walls of the U-shaped or the wall of the L-shaped body and the punch with the slider allows the passage of fibrous material through the chamber under the cover of the device above the punch and slider. Tight abutment of the ground surfaces of the parts of the device to each other provides a sealing chamber on the sides of the device. The punch response plate on the cover together with the punch, which rises under the pressure of the binder and presses the fibrous material against it, as well as the equality of the length of the punch and the return pad for it with the width of the impregnated fibrous material, provide sealing of the chamber at the outlet of the fibrous material and provide adjustment of the squeeze pressure binder pressure supplied through the pipeline under the binder punch. The p-shaped form of the punch ensures uniform distribution of the binder under it and the raising of the punch under its pressure. The equality of the lengths of the slider with rounded partitions and the rounded partitions of the cover to the width of the impregnated fibrous material, as well as the arrangement of the rounded partitions of the cover parallel to the rounded partitions of the slider with a displacement relative to them perpendicular to the movement of the impregnated fibrous material in conjunction with the fibrous material, provide sealing of the chamber at the entrance of the fibrous material. Since the rounded partitions impede the through passage of the binder through the chamber and cause it to be repeatedly pressed through from one side, then from the other side, alternately through the moving fibrous material having bends at the rounding off of the partitions, the pressure of the binder is extinguished. In addition, a certain part of the binder is impregnated with the moving fibrous material and carried away by it. As a result of all this, the front of movement of the binder towards the fibrous material stops at a place determined by the density of the fibrous material, as well as the viscosity, pressure and feed rate of the binder. The locking mechanism for moving the slider adjusts the feed rate of the binder by changing the width of the gap between the punch and the slider through which the binder enters the chamber. Thus, the above distinguishing features together provide the achievement of the claimed technical result.

На фиг.1 представлен общий вид устройства с П-образным корпусом.Figure 1 presents a General view of the device with a U-shaped body.

На фиг.2 представлен общий вид устройства с Г-образным корпусом.Figure 2 presents a General view of the device with a L-shaped body.

На фиг.3 изображен поперечный разрез А-А фиг.1 и фиг.2.Figure 3 shows a cross section aa of figure 1 and figure 2.

На фиг.4 изображен поперечный разрез А-А фиг.1 и фиг.2 во время работы устройства.Figure 4 shows a cross section aa of figure 1 and figure 2 during operation of the device.

Устройство для осуществления способа пропитки волокнистого материала связующим представляет собой камеру, образованную П- или Г-образным корпусом 1, крышкой 2 и двумя пришлифованными к ним вкладышами 3, один из которых снабжен трубопроводом 4. Внутри камеры между вкладышами 3 размещены пуансон 5, пришлифованный к стенке корпуса 1 и вкладышам 3, имеющий полость 6 (фиг.3 и фиг.4), сообщающуюся с трубопроводом 4, и ползун 7, пришлифованный и герметично прилегающий к вкладышам 3 и дну корпуса 1. Ползун 7 имеет скругленные перегородки 8 и фиксирующий механизм перемещения 9. На крышке 2 также имеются скругленные перегородки 10, расположенные параллельно скругленным перегородкам 8 ползуна 7 со смещением относительно них, а также ответная площадка 11 (фиг.3) для пуансона 5. Устройство крепится и удерживается в собранном виде струбцинами 12 или любыми другими видами крепежа.A device for implementing the method of impregnating the fibrous material with a binder is a chamber formed by a U- or G-shaped body 1, a cover 2 and two liners 3 polished to them, one of which is equipped with a pipe 4. A punch 5, polished to the wall of the housing 1 and liners 3, having a cavity 6 (Fig. 3 and Fig. 4) communicating with the pipeline 4, and the slider 7, sanded and hermetically adjacent to the liners 3 and the bottom of the housing 1. The slider 7 has rounded baffles 8 and fixing fur measure of displacement 9. On the cover 2 there are also rounded partitions 10 located parallel to the rounded partitions 8 of the slide 7 with an offset relative to them, as well as a response platform 11 (Fig. 3) for the punch 5. The device is mounted and held assembled by clamps 12 or any other types of fasteners.

Пропитку волокнистого материала связующим в данном устройстве осуществляют следующим образом. С помощью фиксирующего механизма перемещения 9 пододвигают ползун 7 к пуансону 5 и обеспечивают его примыкание к стенке корпуса 1. Пропускают волокнистый материал 13 под крышкой 2 над ползуном 7 и пуансоном 5 между вкладышами 3. Через трубопровод 4 под давлением подают в полость 6 пуансона 5 связующее. При этом пуансон 5 поднимается и прижимает волокнистый материал 13 к ответной площадке 11 для пуансона 5 крышки 2, обеспечивая герметизацию выходного отверстия камеры. Устанавливают требуемое для отжима связующего давление пуансона 5 на волокнистый материал 13. Посредством фиксирующего механизма перемещения 9 отодвигают ползун 7 от пуансона 5, при этом между ними образуется щель, через которую связующее поступает в камеру устройства, образованную ползуном 7 со скругленными перегородками 8, вкладышами 3, крышкой 2 со скругленными перегородками 10 и поднятым пуансоном 5 в совокупности с ответной площадкой 11 для него. Изменением ширины щели между пуансоном 5 и ползуном 7 устанавливают нужную скорость подачи связующего в камеру и протягивают через нее волокнистый материал 13 со скоростью, необходимой для получения препрега с требуемым количеством нанесенного связующего.The impregnation of the fibrous material with a binder in this device is as follows. Using the locking movement mechanism 9, move the slider 7 to the punch 5 and ensure that it adjoins the wall of the housing 1. Pass the fibrous material 13 under the cover 2 over the slider 7 and the punch 5 between the liners 3. Through the pipe 4 under pressure, a binder is fed into the cavity 6 of the punch 5 . In this case, the punch 5 rises and presses the fibrous material 13 to the counter pad 11 for the punch 5 of the cover 2, providing a sealing of the outlet of the chamber. Set the pressure of the punch 5 on the fibrous material required for squeezing the binder 13. By means of the locking mechanism 9, the slider 7 is moved away from the punch 5, and a gap is formed between them, through which the binder enters the device chamber formed by the slider 7 with rounded baffles 8, inserts 3 , a cover 2 with rounded partitions 10 and a raised punch 5 in conjunction with a return platform 11 for it. By changing the width of the gap between the punch 5 and the slider 7, the desired feed rate of the binder into the chamber is established and the fibrous material 13 is pulled through it at the speed necessary to obtain a prepreg with the required amount of applied binder.

Заявляемые способ и устройство для пропитки волокнистого материала связующим обеспечивают возможность качественной дозированной пропитки волокнистого материала различной толщины и плетения, а также нескольких его слоев вязким связующим.The inventive method and device for impregnating a fibrous material with a binder enables high-quality dosed impregnation of the fibrous material of various thicknesses and weaving, as well as several layers of it with a viscous binder.

Claims

1. A method of impregnating a fibrous material with a binder, comprising supplying a binder under pressure into the chamber of the impregnation device in a direction opposite to the movement of the fibrous material, characterized in that the binder is repeatedly pressed through the fibrous material from one side to the other, and also rubbed and pressed into it by means of rounded baffles of the impregnation device.

2. A device for impregnating fibrous material with a binder, including a chamber that receives fibrous material from the inlet and is equipped with a passage for moving the fibrous material and a pipe for supplying binder to it, characterized in that the chamber consists of a U- or L-shaped body, inside which on the edges are fixed liners having an equal height greater than the height of the walls of the U-shaped or wall of the L-shaped body, and between them there is a punch under which a pipeline for supplying a binder to a measure and a slider with rounded partitions located perpendicular to the direction of movement of the fibrous material, equipped with a locking movement mechanism, having a height less than the height of the liners, and a length equal to the width of the impregnated fibrous material, in addition, the device is equipped with a lid mounted on the liners and having a reciprocal platform for the punch , as well as rounded partitions located parallel to the rounded partitions of the slider with an offset relative to them, and of equal length with them, while erhnosti contact all parts of the device and ground-tightly adjacent to each other.

3. The device according to claim 1, characterized in that the punch has a U-shape.