RU2565709C1 - Production of prepreg with process acs - Google Patents

Production of prepreg with process acs Download PDF

Info

Publication number
RU2565709C1
RU2565709C1 RU2014119086/05A RU2014119086A RU2565709C1 RU 2565709 C1 RU2565709 C1 RU 2565709C1 RU 2014119086/05 A RU2014119086/05 A RU 2014119086/05A RU 2014119086 A RU2014119086 A RU 2014119086A RU 2565709 C1 RU2565709 C1 RU 2565709C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mass
workpiece
impregnation
sealed chamber
vacuum
Prior art date
Application number
RU2014119086/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Алексеевич Романенков
Александр Фёдорович Стрекалов
Владимир Александрович Пащенко
Людмила Николаевна Кузнецова
Елена Ивановна Романенкова
Владимир Дмитриевич Котенко
Владимир Владимирович Абразумов
Игорь Витальевич Сапожников
Иван Вячеславович Глебов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Завод экспериментального машиностроения Ракетно-космической корпорации "Энергия" имени С.П. Королева"
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 Закрытое акционерное общество "Завод экспериментального машиностроения Ракетно-космической корпорации "Энергия" имени С.П. Королева" filed Critical Закрытое акционерное общество "Завод экспериментального машиностроения Ракетно-космической корпорации "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority to RU2014119086/05A priority Critical patent/RU2565709C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2565709C1 publication Critical patent/RU2565709C1/en

Links

Landscapes

  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: proposed method comprises the steps that follow. Weight Mnib of non-impregnated blank is measured to place the latte in sealed chamber. Sealed chamber with said blank is evacuated to determine the quantity of impregnations nimp and vacuum drying ndr. Impregnation time is determined for one cycle τimp as well as pressure of impregnation in vacuum Pimp. Resin weight Mr in impregnated blank is defined to define the lacquer weight Ml required for blank impregnation and that of lacquer portion Mlp required for every impregnation. Pressure is determined is defined at vacuum Plb corresponding to lacquer boiling point. Weight of solvent Mbim removed at every drying is defined. This process comprises multiple blank vacuum impregnation and drying and removal of finished prepreg from sealed chamber.
EFFECT: lower costs of materials, lower labour input.
1 dwg

Description

Изобретение относится к способу получения препрега, используемого при изготовлении многослойных полимерных композиционных материалов для аэрокосмической, автомобильной, судостроительной и других областей техники, где требуются теплозащитные материалы с повышенными жаростойкими свойствами.The invention relates to a method for producing a prepreg used in the manufacture of multilayer polymer composite materials for aerospace, automotive, shipbuilding and other fields of technology, which require heat-protective materials with high heat-resistant properties.

Препреги - композиционные материалы-полуфабрикаты, которые получают путем пропитки армирующей волокнистой основы равномерно распределенными полимерными связующими.Prepregs are semi-finished composite materials, which are obtained by impregnating a reinforcing fibrous base with uniformly distributed polymer binders.

Известен способ изготовления препрега (RU 2484956 С1, МПК: В29В 15/10 (2006.01), В29В 15/12 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01), опубл. 20.06.2013 г.), принятый за прототип, включающий измерение массы Мзн заготовки, размещение заготовки в герметичной камере, вакуумирование герметичной камеры с размещенной в ней заготовкой, определение количества вакуумных пропиток nпр и вакуумных сушек nс, определение времени пропитки за один цикл τпр, определение давления при пропитке под вакуумом Рпр, определение массы смолы Мс в пропитанной заготовке, определение массы лака Мл, требуемой для пропитки заготовки, и массы порции лака Млп, требуемой для каждой пропитки, определение давления при сушке под вакуумом Ркл, соответствующего температуре кипения лака, определение массы удаляемого при каждой сушке растворителя Мnсп, многоразовую вакуумную пропитку и сушку заготовки, извлечение готового препрега из герметичной камеры. Расход бакелитового лака в процессе вакуумной пропитки заготовки контролируется оператором по показаниям пьезометра. Контроль содержания растворителя в пропитанной заготовке в процессе вакуумной сушки осуществляется также визуально по количеству конденсата растворителя в сборнике с пьезометром.A known method of manufacturing a prepreg (RU 2484956 C1, IPC: B29B 15/10 (2006.01), B29B 15/12 (2006.01), C08J 5/24 (2006.01), publ. 06/20/2013), adopted for the prototype, including the measurement mass M sign of the workpiece, placing the workpiece in an airtight chamber, evacuating the airtight chamber with the workpiece placed in it, determining the number of vacuum impregnations n pr and vacuum dryers n s , determining the impregnation time per cycle τ pr , determining the pressure during impregnation under vacuum R pr , determination of mass M with the resin impregnated into the preform, mass determination varnish M l desired d I impregnation of the preform and the weight portions varnish M nn required for each impregnation, the determination of pressure during drying in vacuo P cells corresponding to the temperature varnish boiling determination of the mass being removed at each drying solvent M nsp, reusable vacuum impregnation and drying the preform, extracting the finished prepreg from a sealed chamber. The flow of bakelite varnish in the process of vacuum impregnation of the workpiece is controlled by the operator according to the testimony of the piezometer. The control of the solvent content in the impregnated preform during the vacuum drying process is also carried out visually by the amount of solvent condensate in the collector with a piezometer.

Данный способ не обеспечивает оперативного управления технологическими параметрами на всех этапах получения препрега вследствие ручного управления технологическим процессом получения препрега, погрешностей при определении содержания полимера в заготовке в процессе пропитки и объема удаляемого из заготовки конденсата растворителя, образующегося при вакуумной сушке. Также недостатком является повышенный расход бакелитового лака, необходимость дополнительных операций, связанных с дозированием лака, заливаемого в емкость подачи лака, и очисткой ее внутренних поверхностей после каждой пропитки.This method does not provide operational control of technological parameters at all stages of preparing a prepreg due to manual control of the technological process of obtaining a prepreg, errors in determining the polymer content in the preform during the impregnation, and the volume of solvent condensate removed from the preform formed during vacuum drying. Another disadvantage is the increased consumption of bakelite varnish, the need for additional operations associated with dosing varnish poured into the lacquer supply tank and cleaning its internal surfaces after each impregnation.

Задачей предлагаемого изобретения является возможность получения многослойного препрега с заданными параметрами содержания полимера, растворителя и достижения равномерности пропитки по всему объему препрега.The objective of the invention is the ability to obtain a multilayer prepreg with predetermined parameters of the polymer, solvent and achieve uniformity of impregnation throughout the volume of the prepreg.

Техническим результатом является сокращение затрат на материалы, уменьшение трудоемкости процесса, автоматизация контроля технологического процесса получения многослойного препрега, повышение качества препрега за счет высокой точности определения содержания полимера и растворителя в заготовке на всех этапах изготовления.The technical result is to reduce the cost of materials, reduce the complexity of the process, automate the control of the technological process of obtaining a multilayer prepreg, improve the quality of the prepreg due to the high accuracy of determining the polymer and solvent content in the workpiece at all stages of manufacturing.

Указанный технический результат достигается тем, что в предложенном способе, включающем измерение массы непропиташюй заготовки Мзн, размещение заготовки в герметичной камере, вакуумирование герметичной камеры с размещенной в ней заготовкой, определение количества вакуумных пропиток nпр и вакуумных сушек nс, определение времени пропитки за один цикл τпр, определение давления при пропитке под вакуумом Рпр, определение массы смолы Мс в пропитанной заготовке, определение массы лака Мл, требуемой для пропитки заготовки, и массы порции лака Млп, требуемой для каждой пропитки, определение давления при сушке под вакуумом Ркл, соответствующего температуре кипения лака, определение массы удаляемого при каждой сушке растворителя Мnсп, многоразовую вакуумную пропитку и сушку заготовки, извлечение готового препрега из герметичной камеры, при этом заготовку помещают в кассету, которую устанавливают на датчик усилия, измеряют массу заготовки, измеряют температуру t в герметичной камере и показания температуры сравнивают с заданной температурой в герметичной камере tк, если показания температуры меньше заданной, то формируют команду на включение нагревателя, и при достижении заданной температуры tк в герметичной камере производят первый цикл пропитки, измеряют текущее давление Р в герметичной камере и сравнивают его с заданной величиной давления при пропитке под вакуумом Рпр, если Р>Рпр, то формируют команду на закрытие крана атмосферного давления и открытие вакуумного крана, если при очередном измерении текущее значение давления Р<Рпр, то формируют команду на закрытие вакуумного крана и открытие атмосферного крана, контроль температуры и давления в герметичной камере производят в течение всего технологического процесса изготовления препрега с заданным периодом времени Δτ1, в процессе пропитки измеряют массу заготовки и формируют команду на открытие крана подачи лака для его подачи в герметичную камеру, и при достижении массы заготовки Мnп значения:The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed method, which includes measuring the weight of the non-impregnated preform M sign , placing the preform in a sealed chamber, evacuating the sealed chamber with the preform placed in it, determining the number of vacuum impregnations n pr and vacuum dryers n s , determining the impregnation time for one cycle τ, etc., determine the pressure in the impregnation under vacuum, P, etc., determination of the mass M from the resin in the impregnated preform definition varnish mass M n required for impregnation of the preform, and the weight portions lacquer M nn required for each impregnation, the determination of pressure during drying in vacuo P cells corresponding to the temperature varnish boiling determination of the mass being removed at each drying solvent M nsp, reusable vacuum impregnation and drying the preform, extracting the finished prepreg of the sealed chamber, wherein the workpiece placed in a cassette, which is installed on the force sensor, measure the mass of the workpiece, measure the temperature t in the sealed chamber and the temperature readings are compared with the set temperature in the sealed chamber t to , ec if the temperature is less than the set value, then a command is made to turn on the heater, and when the set temperature t is reached , the first impregnation cycle is carried out in the sealed chamber, the current pressure P in the sealed chamber is measured and compared with the preset pressure value when impregnated under vacuum R pr , if P> P, etc., the formed command to close the atmospheric pressure tap and the opening of the vacuum tap, if during the next measurement the current pressure value P <P, etc., the formed command for closing and opening the vacuum tap al osfernogo crane control of temperature and pressure in the sealed chamber is maintained for the entire production of the prepreg manufacturing process with a predetermined period of time Δτ 1 during impregnation measured preform mass and generates a command for opening of the feeding nail of the crane to its feeding into a sealed chamber, and when the mass blanks M np values:

M n п = M з н + M л п , ( 1 )

Figure 00000001
M n P = M s n + M l P , ( one )
Figure 00000001

где Мnп - масса пропитанной заготовки, кг;where M np - the mass of the impregnated workpiece, kg;

Мзн масса непропитанной заготовки, кг;M sign the mass of the impregnated workpiece, kg;

Млп - масса порции лака, требуемой для каждой пропитки, кг;M LP - the mass of a portion of varnish required for each impregnation, kg;

формируют команду на закрытие крана подачи лака для прекращения его подачи в герметичную камеру, затем определяют увеличение массы лака ΔМnп в заготовке через заданный период времени Δτ измерения прироста массы заготовки при пропитке:form a command to close the lacquer supply tap to stop its supply to the sealed chamber, then determine the increase in the mass of varnish ΔM np in the workpiece after a predetermined period of time Δτ of measuring the gain in weight of the workpiece upon impregnation:

Δ M n п = M т е к M п р е д , ( 2 )

Figure 00000002
Δ M n P = M t e to - M P R e d , ( 2 )
Figure 00000002

где ΔМnп - увеличение массы лака в заготовке через заданный период времени Δτ измерения прироста массы заготовки при пропитке, кг;where ΔM np is the increase in the mass of varnish in the workpiece after a predetermined period of time Δτ is the measurement of the gain in mass of the workpiece upon impregnation, kg;

Мтек - текущая масса заготовки, кг;M tech - the current mass of the workpiece, kg;

Мпред - масса заготовки при предыдущем измерении, кг;M prev - weight of the workpiece at the previous measurement, kg;

затем определяют изменение массы заготовки ΔМ1пconst за заданный период времени Δτ измерения прироста массы заготовки при пропитке из уравнения:then determine the change in the mass of the workpiece ΔM 1const for a given period of time Δτ measuring the gain in mass of the workpiece during impregnation from the equation:

Δ M 1 п c o n s t = M л п × Δ τ / τ п р , ( 3 )

Figure 00000003
Δ M one P c o n s t = M l P × Δ τ / τ P R , ( 3 )
Figure 00000003

где ΔМ1пconst - изменение массы заготовки за заданный период времени Δτ измерения прироста массы заготовки при пропитке, кг;where ΔМ 1пconst is the change in the mass of the workpiece for a given period of time Δτ measuring the increase in mass of the workpiece during impregnation, kg;

Δτ - заданный период времени измерения прироста массы заготовки при пропитке, час;Δτ is the specified period of time for measuring the gain in mass of the workpiece during impregnation, hour;

τпр - заданное время пропитки заготовки за один цикл пропитки, час;τ CR - the specified time of impregnation of the workpiece for one impregnation cycle, hour;

и сравнивают текущее значение ΔМnп с ΔМ1пconst, если ΔМnп>ΔМ1пconst, то формируют команду на открытие крана подачи лака для его подачи в герметичную камеру, если ΔМnп<ΔМ1пconst, то формируют команду на закрытие крана подачи лака для прекращения его подачи в герметичную камеру, производят первый цикл вакуумной сушки, измеряют текущее давление Р в герметичной камере и сравнивают его с заданной величиной давления при сушке под вакуумом Ркл, соответствующей температуре кипения лака, если Р>Ркл, то формируют команду на закрытие крана атмосферного давления и открытие вакуумного крана, измерение давления в герметичной камере повторяют через заданный период времени Δτ1, если при очередном измерении текущее значение давления Р<Ркл, то формируют команду на закрытие вакуумного крана и открытие атмосферного крана, в процессе текущей вакуумной сушки измеряют массу заготовки Мnп, и давление Р=Ркл поддерживают до тех пор, пока масса заготовки при сушке М не достигнет значения:and compare the current value ΔM np with ΔM 1pconst , if ΔM np > ΔM 1pconst , then form a command to open the lacquer supply tap to feed it into the sealed chamber, if ΔM np <ΔM 1pconst , then form a command to close the varnish supply tap to stop it feeding into the sealed chamber, the first vacuum drying cycle is carried out, the current pressure P in the sealed chamber is measured and compared with a predetermined pressure value when drying under vacuum Pcl , corresponding to the boiling temperature of the varnish, if P> Pcl , then form a command to close the atmospheric tap pressure and opening the vacuum valve, the pressure measurement in the sealed chamber is repeated after a predetermined period of time Δτ 1 , if during the next measurement the current pressure value is P <P cells , then a command is formed to close the vacuum valve and open the atmospheric valve, during the current vacuum drying, measure the mass the workpiece M np , and the pressure P = P CL support until the mass of the workpiece during drying M reaches a value:

M n с = M n п M n с п , ( 4 )

Figure 00000004
M n from = M n P - M n from P , ( four )
Figure 00000004

где М - масса заготовки при сушке, кг;where M ns is the mass of the workpiece during drying, kg;

Мnп - масса пропитанной заготовки, кг;M np - the mass of the impregnated workpiece, kg;

Мnсп - масса удаляемого при каждой сушке растворителя, кг;M nsp is the mass of the solvent removed during each drying, kg;

после завершения первого технологического цикла вакуумной пропитки и вакуумной сушки процесс повторяют (n-1) раз.after the completion of the first technological cycle of vacuum impregnation and vacuum drying, the process is repeated (n-1) times.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема установки для изготовления препрега с автоматическим контролем технологического процесса.The invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of an installation for the manufacture of a prepreg with automatic control of the process.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Пропитывают многослойную заготовку 1 из полотна необходимой марки, например, ПВП КТ-11 или ПВП-КТК. Для этого в герметичную камеру 2 на датчик усилия 3 устанавливают пропиточную кассету 4 без заготовки 1. Датчик усилия 3 измеряет массу пропиточной кассеты 4, и сигнал с датчика усилия 3 поступает па блок сбора информации 5, а затем на блок управления 6. Блок управления 6 обнуляет показания датчика усилия 3 и принимает массу пропиточной кассеты 4 равной нулю. Затем в пропиточную кассету 4 укладывают заготовку 1 и закрывают герметичную камеру 2. Датчик усилия 3 измеряет массу заготовки 1 Мзн, и сигнал с датчика усилия 3 передается на блок сбора информации 5, а затем на блок управления 6.They impregnate a multilayer preform 1 from a web of the required brand, for example, PVP KT-11 or PVP-KTK. To do this, in an airtight chamber 2, an impregnation cassette 4 is installed on the force sensor 3 without a blank 1. The force sensor 3 measures the mass of the impregnation cartridge 4, and the signal from the force sensor 3 is fed to the information collection unit 5, and then to the control unit 6. Control unit 6 zeroes the readings of the force sensor 3 and takes the weight of the impregnating cartridge 4 equal to zero. Then, the blank 1 is placed in the impregnation cassette 4 and the hermetic chamber 2 is closed. The force sensor 3 measures the mass of the workpiece 1 M sign , and the signal from the force sensor 3 is transmitted to the information collection unit 5, and then to the control unit 6.

В блок управления 6 вводят следующие данные:The following data is entered into the control unit 6:

- массовую долю смолы в препреге gс, % (ОСТ 92-0903-78);- mass fraction of resin in the prepreg g s ,% (OST 92-0903-78);

- массовую долю смолы в бакелитовом лаке, например ЛБС-4, mс, %, массовую долю воды в бакелитовом лаке mв, %, массовую долю удаляемого при сушке растворителя, например этанола, gсу, % (ГОСТ 901-78 «Лаки бакелитовые»);- mass fraction of resin in bakelite varnish, for example LBS-4, m s ,%, mass fraction of water in bakelite varnish m in ,%, mass fraction of solvent removed during drying, for example ethanol, g su ,% (GOST 901-78 “Varnishes Bakelite ");

- оптимальную температуру в герметичной камере tк, °С;- the optimum temperature in the sealed chamber t to , ° C;

- период времени Δτ (час) - частота измерения прироста массы заготовки 1 при пропитке;- the time period Δτ (hour) is the frequency of measuring the mass gain of the workpiece 1 during impregnation;

- период времени Δτ1 (час) - частота измерения температуры t (°С) и давления Р (МПа) в герметичной камере.- the time period Δτ 1 (hour) is the frequency of measuring temperature t (° C) and pressure P (MPa) in a sealed chamber.

Также определяют исходя из технологического процесса и вводят в блок управления 6:It is also determined based on the technological process and introduced into the control unit 6:

- время пропитки за один цикл пропитки τпр, час;- impregnation time for one impregnation cycle τ pr , hour;

- величину давления при пропитке под вакуумом Рпр, МПа;- the value of the pressure when impregnated under vacuum R CR , MPa;

- величину давления при сушке под вакуумом Ркл (МПа), соответствующую температуре кипения бакелитового лака, т.е. давление насыщенного пара растворителя, например этанола (Варгафтик Н.Б., «Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей», М.: Наука, 1972 г., стр. 407);- pressure value during drying under vacuum R c (MPa), corresponding to the boiling temperature of bakelite varnish, i.e. saturated vapor pressure of a solvent, for example ethanol (Vargaftik NB, “Handbook of the thermophysical properties of gases and liquids”, M .: Nauka, 1972, p. 407);

- количество технологических циклов n (один технологический цикл состоит из одной вакуумной пропитки и одной вакуумной сушки);- the number of technological cycles n (one technological cycle consists of one vacuum impregnation and one vacuum drying);

- количество вакуумных пропиток nпр; - the number of vacuum impregnations n CR;

- количество вакуумных сушек nс.- the number of vacuum driers with n.

Блок управления 6 определяет:The control unit 6 determines:

- содержание смолы Мс (кг) в пропитанной заготовке 1 исходя из уравнения: Мс/(Мсзн)×100=gс, откуда Мсзн×gc/(100-gс),- the resin content M s (kg) in the impregnated preform 1 based on the equation: M s / (M s + M char ) × 100 = g s , whence M s = M char × g c / (100-g s ),

где Мзн - масса непропитанной заготовки, кг;where M zn - the mass of the impregnated workpiece, kg;

- массу Мл(кг) бакелитового лака (например, ЛБС-4), которая требуется для пропитки заготовки: Млс×100/mс,- mass M l (kg) of bakelite varnish (for example, LBS-4), which is required for the impregnation of the workpiece: M l = M s × 100 / m s ,

- массу порции лака Млп (кг), необходимую для каждой пропитки заготовки, по формуле: Млпл/nпр,- the mass of a portion of varnish M lp (kg) required for each impregnation of the workpiece, according to the formula: M lp = M l / n CR ,

- массу порции Мnсп (кг) удаляемую при каждой сушке растворителя (например, этанола), по формуле:- portion mass M nsp (kg) removed during each drying of the solvent (for example, ethanol), according to the formula:

Mnсп=Mлп×gсy×(100-mс-mв)/100. Nsp M = M × g CY nn × (100-m in a -m) / 100.

После определения параметров измеряют температуру t (°С) в герметичной камере 2 и показания температуры с датчика температуры 7 в герметичной камере 2, сравнивают с заданной температурой tк, т.е. контролируют процесс. Если показание температуры I меньше заданной tк, то формируют команду на блоке сбора информации 5 с датчика 7 на блок управления 6 через реле управления температурой 9 на включение нагревателя 8. Производят нагрев, и при достижении заданной температуры tк в герметичной камере 2 производят первый цикл пропитки. Для чего измеряют давление Р (МПа) в герметичной камере 2 по показаниям датчика давления 10 и сравнивают его с заданной величиной давления при пропитке под вакуумом Рпр (МПа), тем самым, контролируя давление в герметичной камере. Если Р>Рпр, то формируют команду на блоке сбора информации 5 с датчика давления 10 на блок управления 6 через блок управления электромагнитным клапаном 11 на закрытие крана атмосферного давления (КР1) 12 и открытие вакуумного крана (КР2) 13, при этом происходит уменьшение давления Р в герметичной камере до заданной величиной давления при пропитке под вакуумом Рпр через газобалластную емкость 14.After determining the parameters, the temperature t (° C) in the sealed chamber 2 is measured and the temperature readings from the temperature sensor 7 in the sealed chamber 2 are compared with the set temperature t to , i.e. control the process. If the temperature reading I is less than the set t k , then a command is generated on the information collection unit 5 from the sensor 7 to the control unit 6 through the temperature control relay 9 to turn on the heater 8. Heating is performed, and when the set temperature t k is reached in the sealed chamber 2, the first impregnation cycle. Why measure the pressure P (MPa) in the sealed chamber 2 according to the testimony of the pressure sensor 10 and compare it with a predetermined pressure value when impregnated under vacuum P pr (MPa), thereby controlling the pressure in the sealed chamber. If P> P CR , then form a command on the information collection unit 5 from the pressure sensor 10 to the control unit 6 through the control unit of the electromagnetic valve 11 to close the atmospheric pressure valve (KP1) 12 and open the vacuum valve (KP2) 13, while reducing pressure P in a sealed chamber to a predetermined pressure value when impregnated under vacuum P ol through a gas ballast tank 14.

Если при очередном измерении текущее значение давления Р<Рпр, то формируют команду на блоке сбора информации 5 с датчика давления 10 на блок управления 6 через блок управления электромагнитным клапаном 11 на открытие крана атмосферного давления (КР1) 12 и закрытие вакуумного крана (КР2) 13, при этом происходит увеличение давления Р в герметичной камере до заданного Рпр через газобалластную емкость 14.If during the next measurement the current pressure value is P <P CR , then a command is generated on the information collection unit 5 from the pressure sensor 10 to the control unit 6 through the control unit of the electromagnetic valve 11 to open the atmospheric pressure valve (KP1) 12 and close the vacuum valve (KP2) 13, wherein there is an increase in pressure P in the sealed chamber to a predetermined P ol through a gas ballast tank 14.

Контроль температуры и давления в герметичной камере производят в течение всего технологического процесса изготовления препрега с заданным периодом времени Δτ1, поддерживая температуру t равной заданной tк и давление Р равным заданному Рпр.The temperature and pressure in the sealed chamber are controlled during the entire technological process of manufacturing the prepreg with a predetermined period of time Δτ 1 , maintaining the temperature t equal to the given t to and the pressure P equal to the given P pr

В процессе пропитки формируют команду на блоке сбора информации 5 с датчика усилия 3 на блок управления 6 через блок управления сервоприводом 15 сервопривода 16 на открытие крана подачи лака (КРЗ) 17 для подачи первой порции бакелитового лака, например, ЛБС-4, из емкости с лаком 18, и при достижении массы заготовки 1 значения Мnп, полученного из формулы (1), формируют команду на блоке сбора информации 5 с датчика усилия 3 на блок управления 6 через блок управления сервоприводом 15 сервопривода 16 на закрытие крана подачи лака (КРЗ) 17 для прекращения подачи бакелитового лака в герметичную камеру 2.In the process of impregnation, a command is generated on the information collection unit 5 from the force sensor 3 to the control unit 6 through the control unit for the servo drive 15 of the servo drive 16 to open the varnish supply valve (KRZ) 17 to supply the first portion of bakelite varnish, for example, LBS-4, from a container with varnish 18, and when the mass of the workpiece 1 is reached, the value of M np obtained from formula (1), form a command on the information collection unit 5 from the force sensor 3 to the control unit 6 through the control unit of the servo drive 15 of the servo drive 16 to close the varnish supply valve (KRZ) 17 to cease and bakelite lacquer in the hermetic chamber 2.

Контроль продолжительности пропитки осуществляют следующим образом. Определяют увеличение массы лака ΔMnп в заготовке 1 через заданный период времени Δτ по формуле (2). Затем определяют изменение массы заготовки ΔМ1пconst за период времени Δτ из уравнения (3) и сравнивают текущее значение ΔМnп с ΔM1пconst. Если ΔМnп>ΔМ1пconst, то формируют команду на блоке сбора информации 5 с датчика усилия 3 на блок управления 6 через блок управления сервоприводом 15 сервопривода 16 на открытие крана подачи лака (КРЗ) 17 для подачи лака. Если ΔМnп<ΔМ1пconst, то формируют команду на блоке сбора информации 5 с датчика усилия 3 на блок управления 6 через блок управления сервоприводом 15 сервопривода 16 на закрытие крана подачи лака (КРЗ) 17 для прекращения подачи лака в герметичную камеру 2.Monitoring the duration of the impregnation is as follows. Determine the increase in the mass of varnish ΔM np in the workpiece 1 after a predetermined period of time Δτ by the formula (2). Then determine the change in the mass of the workpiece ΔM 1const for a period of time Δτ from equation (3) and compare the current value ΔM np with ΔM 1const . If ΔM np > ΔM 1pconst , then a command is generated on the information collection unit 5 from the force sensor 3 to the control unit 6 through the control unit of the servo drive 15 of the servo drive 16 to open the varnish supply valve (KRZ) 17 for supplying varnish. If ΔМ nп <ΔМ 1пconst , then a command is generated on the information collection unit 5 from the force sensor 3 to the control unit 6 through the control unit for the servo drive 15 of the servo drive 16 to close the varnish supply valve (KRZ) 17 to stop the varnish supply to the sealed chamber 2.

Затем производят первый цикл вакуумной сушки. Измеряют давление Р (МПа) в герметичной камере 2 по показаниям датчика давления 10 и сравнивают его с заданной величиной давления при сушке под вакуумом Ркл, соответствующей температуре кипения бакелитового лака, тем самым, контролируя давление в герметичной камере. Если Р>Ркл, то формируют команду на блоке сбора информации 5 с датчика давления 10 на блок управления 6 через блок управления электромагнитным клапаном 11 на закрытие крана атмосферного давления (КР1) 12 и открытие вакуумного крана (КР2) 13, при этом через газобалластную емкость 14 происходит уменьшение давления Р в герметичной камере 2 до величины давления Ркл. Измерение давления Р в герметичной камере 2 повторяют через заданный промежуток времени Δτ1.Then produce the first cycle of vacuum drying. Measure the pressure P (MPa) in the sealed chamber 2 according to the testimony of the pressure sensor 10 and compare it with a predetermined pressure value when dried under vacuum Rcl , corresponding to the boiling temperature of the bakelite varnish, thereby controlling the pressure in the sealed chamber. If P> P kl , then a command is formed on the information collection unit 5 from the pressure sensor 10 to the control unit 6 through the control unit of the electromagnetic valve 11 to close the atmospheric pressure valve (KP1) 12 and open the vacuum valve (KP2) 13, while through the gas ballast capacity 14 is a decrease in pressure P in the sealed chamber 2 to a pressure value of R CL . The pressure measurement P in the sealed chamber 2 is repeated after a predetermined period of time Δτ 1 .

Если при очередном измерении текущее значение давления Р<Ркл, то формируют команду на блоке сбора информации 5 с датчика давления 10 на блок управления 6 через блок управления электромагнитным клапаном 11 на закрытие вакуумного крана (КР2) 13 и открытие крана атмосферного давления (КР1) 12. При этом происходит увеличение давления Р в герметичной камере 2 до заданного давления Ркл через газобалластную емкость 14. В процессе вакуумной сушки измеряют массу Мnп заготовки 1, и давление Р=Ркл поддерживают до тех пор, пока масса заготовки 1 при сушке Мне достигнет значения, определяемого по формуле (4).If during the next measurement the current pressure value is P <P cells , then a command is generated on the information collection unit 5 from the pressure sensor 10 to the control unit 6 through the control unit of the electromagnetic valve 11 to close the vacuum valve (КР2) 13 and open the atmospheric pressure valve (КР1) 12. This increases the pressure P in the sealed chamber 2 to a predetermined pressure P CL through the gas ballast container 14. In the process of vacuum drying, the mass M np of the workpiece 1 is measured, and the pressure P = P cl is maintained until the mass of the workpiece 1 during drying M ns will not reach the value determined by the formula (4).

Откачанные в процессе вакуумной сушки летучие продукты проходят через отделитель смолы 19. После прохождения через вакуумный насос 20 летучие продукты поступают в конденсатор 21, где конденсируются и собираются в емкость для сбора конденсата 22.The volatile products pumped out during the vacuum drying process pass through the resin separator 19. After passing through the vacuum pump 20, the volatile products enter the condenser 21, where they are condensed and collected in a condensate collecting tank 22.

После завершения первого технологического цикла процесс повторяют (n-1) раз.After completion of the first production cycle, the process is repeated (n-1) times.

При проведении первого технологического цикла:During the first technological cycle:

масса заготовки при вакуумной пропитке - М1пзнлп;the mass of the workpiece during vacuum impregnation - M 1p = M zn + M lp ;

масса заготовки при вакуумной сушке - M1c1п1сп.the mass of the workpiece during vacuum drying is M 1c = M 1p -M 1sp .

При проведении n-го технологического цикла:When conducting the nth technological cycle:

масса заготовки при вакуумной пропитке - Мnп(n-1)слп;the mass of the workpiece during vacuum impregnation - M np = M (n-1) s + M lp ;

масса заготовки при вакуумной сушке - Мnпnсп.the mass of the workpiece during vacuum drying - M ns = M np -M nsp .

Затем открывают герметичную камеру 2 и извлекают из нее пропиточную кассету 4 с полученным препрегом.Then the sealed chamber 2 is opened and the impregnating cassette 4 with the obtained prepreg is removed from it.

Пример реализации способаAn example implementation of the method

Для осуществления способа используют многослойную заготовку из вязально-прошивных полотен необходимой толщины, которые получают методом сшивания кремнеземных тканей КТ-11-11 (полотно ПВП-КТ-11, толщиной в 11 сложений) или кремнеземно-капроновых - КТК (полотно ПВП-КТК до 16 сложений) по ГОСТ 13863-89. Отличительной особенностью полотен является высокая пористость и малая плотность. В качестве полимерного связующего используют бакелитовый лак ЛБС-4 с динамической вязкостью в диапазоне от 145 до 465 мПа·с по вискозиметру ВПЖ-4 по ГОСТ 901-78. Пропитку и сушку производят за три технологических цикла.To implement the method, a multilayer billet of knitting-stitched webs of the required thickness is used, which is obtained by stitching silica fabrics KT-11-11 (PVP-KT-11 fabric, 11 addition thick) or silica-kapron - CPC (PVP-CTK fabric up to 16 additions) according to GOST 13863-89. A distinctive feature of the paintings is high porosity and low density. As a polymer binder, LBS-4 bakelite varnish with a dynamic viscosity in the range from 145 to 465 MPa · s using a VPZh-4 viscometer according to GOST 901-78 is used. Impregnation and drying is carried out in three technological cycles.

В блок управления 6 вводят следующие данные:The following data is entered into the control unit 6:

- массовую долю смолы (полимера) в пропитанной заготовке gс=35…45%;- mass fraction of resin (polymer) in the impregnated workpiece g with = 35 ... 45%;

- массовую долю смолы в бакелитовом лаке ЛБС-4 - mс=50-60%;- mass fraction of resin in the LBS-4 bakelite varnish - m s = 50-60%;

- массовую долю воды в бакелитовом лаке ЛБС-4 - mв=0,09%;- mass fraction of water in the LBS-4 bakelite varnish - m in = 0.09%;

- количество технологических циклов n=3;- the number of technological cycles n = 3;

- количество вакуумных пропиток nпр=3;- the number of vacuum impregnations n CR = 3;

- количество вакуумных сушек nс=3;- the number of vacuum dryers n s = 3;

- массовую долю удаляемого при каждой сушке растворителя (например, этанола), gсу=45…55%;- mass fraction of the solvent (for example, ethanol) removed during each drying, g su = 45 ... 55%;

- температуру в герметичной камере tк=25…50°С;- the temperature in the sealed chamber t to = 25 ... 50 ° C;

- время пропитки заготовки за один цикл τпр=0,83…1 час;- the time of impregnation of the workpiece in one cycle τ CR = 0.83 ... 1 hour;

- давление при пропитке под вакуумом Рпр=0,05 МПа;- pressure during impregnation under vacuum P ol = 0.05 MPa;

- давление при сушке под вакуумом Ркл (МПа), соответствующее температуре кипения бакелитового лака ЛБС-4 (Варгафтик Н.Б., «Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей», М. Наука, 1972 г., стр. 407);- pressure during drying under vacuum R c (MPa), corresponding to the boiling temperature of LBS-4 bakelite varnish (Vargaftik NB, “Handbook of Thermophysical Properties of Gases and Liquids”, M. Nauka, 1972, p. 407);

- период времени Δτ=0,00278…0,0056 час - частоту измерения прироста массы заготовки при пропитке;- the period of time Δτ = 0.00278 ... 0.0056 hours is the frequency of measuring the gain in mass of the workpiece during impregnation;

- период времени Δτ1=0,00278…0,0056 час - частоту измерения температуры t°С и давления Р (МПа) в герметичной камере.- the time period Δτ 1 = 0.00278 ... 0.0056 hours is the frequency of measuring the temperature t ° C and pressure P (MPa) in the sealed chamber.

Затем укладывают заготовку 1 в пропиточную кассету 4, которую помещают в герметичную камеру 2. Процесс пропитки и сушки протекает в соответствии с изложенным выше способом.Then put the workpiece 1 in the impregnation cassette 4, which is placed in a sealed chamber 2. The process of impregnation and drying proceeds in accordance with the above method.

Claims (1)

Способ изготовления препрега с автоматическим контролем технологического процесса, включающий измерение массы непропитанной заготовки Мзн, размещение заготовки в герметичной камере, вакуумирование герметичной камеры с размещённой в ней заготовкой, определение количества пропиток nпр и вакуумных сушек nс, определение времени пропитки за один цикл τпр, определение давления при пропитке под вакуумом Рпр, определение массы смолы Мс в пропитанной заготовке и определение массы лака Мл, требуемой для пропитки заготовки, и массы порции лака Млп, требуемой для каждой пропитки, определение давления при сушке под вакуумом Ркл, соответствующего температуре кипения лака, определение массы удаляемого при каждой сушке растворителя Мnсп, многоразовую вакуумную пропитку и сушку заготовки, извлечение готового препрега из герметичной камеры, отличающийся тем, что заготовку помещают в кассету, которую устанавливают на датчик усилия, измеряют массу заготовки, измеряют температуру t в герметичной камере и показания температуры сравнивают с заданной температурой в герметичной камере tк, если показания температуры меньше заданной, то формируют команду на включение нагревателя, при достижении заданной температуры tк в герметичной камере производят первый цикл пропитки, измеряют текущее давление P в герметичной камере и сравнивают его с заданной величиной давления при пропитке под вакуумом Рпр, если P>Рпр, то формируют команду на закрытие крана атмосферного давления и открытие вакуумного крана, если при очередном измерении текущее значение давления P<Рпр, то формируют команду на закрытие вакуумного крана и открытие атмосферного крана, контроль температуры и давления в герметичной камере производят в течение всего технологического процесса изготовления препрега с заданным периодом времени Δτ1, в процессе пропитки измеряют массу заготовки и формируют команду на открытие крана подачи лака для его подачи в герметичную камеру, и при достижении массы заготовки Мnп значения:
Mnп=Mзн+Mлп,
где Mnп - масса пропитанной заготовки;
Млп - масса порции лака;
формируют команду на закрытие крана подачи лака, затем производят цикл вакуумной сушки, определяют увеличение массы лака ΔMnп в заготовке через заданный период времени Δτ измерения прироста массы заготовки при пропитке:
ΔMnптекпред,
где ΔMnп - увеличение массы лака в заготовке через заданный период времени Δτ измерения прироста массы заготовки при пропитке;
Мтек - текущая масса заготовки;
Мпред - масса заготовки при предыдущем измерении;
затем определяют изменение массы заготовки ΔM1пconst за заданный период времени Δτ измерения прироста массы заготовки при пропитке из уравнения:
ΔM1пconstлп×Δτ/τпр,
где ΔM1пconst - изменение массы заготовки за заданный период времени Δτ измерения прироста массы заготовки при пропитке;
Млп - масса порции лака;
Δτ- заданный период времени измерения прироста массы заготовки при пропитке;
τпр - заданное время пропитки заготовки за один цикл;
и сравнивают текущее значение ΔMnп с ΔM1пconst, если ΔMnп>ΔM1пconst, то формируют команду на открытие крана подачи лака для его подачи в герметичную камеру, если ΔMnп<ΔM1пconst, то формируют команду на закрытие крана подачи лака для прекращения его подачи в герметичную камеру, измеряют текущее давление P в герметичной камере и сравнивают его с заданным давлением при сушке под вакуумом Ркл,соответствующим температуре кипения лака, если давление в герметичной камере P>Ркл то формируют команду на закрытие крана атмосферного давления и открытие вакуумного крана, измерение давления в герметичной камере повторяют через заданный период времени Δτ1, если при очередном измерении текущее значение давления P<Ркл, то формируют команду на закрытие вакуумного крана и открытие крана атмосферного давления, в процессе текущей вакуумной сушки измеряют массу заготовки Mnп и давление P=Ркл поддерживают до тех пор, пока масса заготовки при сушке М не достигнет значения:
М=Mnп-Mnсп,
где М - масса заготовки при сушке;
после завершения первого технологического цикла пропитки и сушки процесс повторяют (n-1) раз.
A method of manufacturing a prepreg with automatic control of the technological process, including measuring the mass of the impregnated preform M sign , placing the preform in a sealed chamber, evacuating the sealed chamber with a preform placed in it, determining the amount of impregnation n pr and vacuum dryers n s , determining the impregnation time per cycle τ pr , determining the pressure when impregnated under vacuum R pr , determining the mass of the resin M s in the impregnated preform and determining the mass of varnish M l required for the impregnation of the preform, and the portion mass lacquer M lp required for each impregnation, determining the pressure during drying under vacuum Pcl , corresponding to the boiling point of the lacquer, determining the mass of solvent N nsp removed during each drying, reusable vacuum impregnation and drying of the workpiece, removing the finished prepreg from the sealed chamber, characterized in that the workpiece is placed in a cassette, which is installed on the force sensor, measure the mass of the workpiece, measure the temperature t in the sealed chamber and the temperature readings are compared with the set temperature in the sealed Amer t k if the temperature reading is less than the predetermined, then form a command to turn the heater, when it reaches a predetermined temperature t to a sealed chamber produce first impregnation cycle measured current pressure P in a sealed chamber and comparing it with a predetermined pressure value during impregnation under vacuum P etc., if P> P, etc., the formed command to close the atmospheric pressure tap and the opening of the vacuum tap, if during the next measurement the current pressure value P <P, etc., the formed command to close a vacuum cock and from rytie outside tap control of the temperature and pressure in a sealed chamber produced during the technological process of manufacturing the prepreg with a predetermined period of time Δτ 1 during impregnation measured preform mass and generates a command for opening of the feeding nail of the crane to its feeding into a sealed chamber, and when the the mass of the workpiece M np values:
M np = M char + M lp ,
where M nп - the mass of the impregnated workpiece;
M LP - the mass of a portion of varnish;
form a command to close the lacquer supply tap, then produce a vacuum drying cycle, determine the increase in lacquer mass ΔM np in the workpiece after a predetermined period of time Δτ of measuring the gain in weight of the workpiece upon impregnation:
ΔM np = M tech- M before ,
where ΔM nп is the increase in the mass of varnish in the workpiece after a predetermined period of time Δτ of measuring the increase in the mass of the workpiece upon impregnation;
M tech - the current mass of the workpiece;
M pre - the mass of the workpiece in the previous measurement;
then determine the change in the mass of the workpiece ΔM 1const for a given period of time Δτ measuring the gain in mass of the workpiece during impregnation from the equation:
ΔM = M 1pconst nn × Δτ / τ pr
where ΔM 1пconst is the change in the mass of the workpiece for a given period of time Δτ measuring the increase in mass of the workpiece during impregnation;
M LP - the mass of a portion of varnish;
Δτ is the specified period of time for measuring the gain in mass of the workpiece during impregnation;
τ CR - the specified time of impregnation of the workpiece in one cycle;
and compare the current value ΔM nп with ΔM 1пconst , if ΔM nп > ΔM 1пconst , then form a command to open the varnish supply valve for feeding it into the sealed chamber, if ΔM nп <ΔM 1пconst , then form a command to close the varnish supply valve to stop it feed into the sealed chamber, measure the current pressure P in the sealed chamber and compare it with a predetermined pressure during drying under vacuum Pcl , corresponding to the boiling point of the varnish, if the pressure in the sealed chamber P> Pcl then form a command to close the atmospheric pressure valve and open the vacuum smart valve, the pressure measurement in the sealed chamber is repeated after a predetermined period of time Δτ 1 , if during the next measurement the current pressure value is P <P cells , then a team is formed to close the vacuum valve and open the atmospheric pressure valve, during the current vacuum drying measure the mass of the workpiece M nп and pressure P = Р cl support until the mass of the workpiece during drying M reaches a value:
M ns = M np -M nsp ,
where M ns is the mass of the workpiece during drying;
after completion of the first technological cycle of impregnation and drying, the process is repeated (n-1) times.
RU2014119086/05A 2014-05-12 2014-05-12 Production of prepreg with process acs RU2565709C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119086/05A RU2565709C1 (en) 2014-05-12 2014-05-12 Production of prepreg with process acs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119086/05A RU2565709C1 (en) 2014-05-12 2014-05-12 Production of prepreg with process acs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2565709C1 true RU2565709C1 (en) 2015-10-20

Family

ID=54327308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014119086/05A RU2565709C1 (en) 2014-05-12 2014-05-12 Production of prepreg with process acs

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2565709C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4828472A (en) * 1983-12-16 1989-05-09 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for molding and solidifying a resinous composite structure
RU2094229C1 (en) * 1990-06-29 1997-10-27 Флекслайн Сервисиз Лтд. Composite material production method
RU2480334C1 (en) * 2012-02-07 2013-04-27 Закрытое Акционерное Общество "Аэрокомпозит" Method of making articles from fibrous polymer composite by surface infusion and device to this end
RU2484956C1 (en) * 2012-03-29 2013-06-20 Закрытое акционерное общество "Завод экспериментального машиностроения Ракетно-космической корпорации "Энергия" имени С.П. Королева" Method of making prepreg

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4828472A (en) * 1983-12-16 1989-05-09 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for molding and solidifying a resinous composite structure
RU2094229C1 (en) * 1990-06-29 1997-10-27 Флекслайн Сервисиз Лтд. Composite material production method
RU2480334C1 (en) * 2012-02-07 2013-04-27 Закрытое Акционерное Общество "Аэрокомпозит" Method of making articles from fibrous polymer composite by surface infusion and device to this end
RU2484956C1 (en) * 2012-03-29 2013-06-20 Закрытое акционерное общество "Завод экспериментального машиностроения Ракетно-космической корпорации "Энергия" имени С.П. Королева" Method of making prepreg

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Garschke et al. Out-of-autoclave cure cycle study of a resin film infusion process using in situ process monitoring
Verrey et al. Dynamic capillary effects in liquid composite moulding with non-crimp fabrics
CN108844881B (en) Method for predicting relative permeability coefficient of unsaturated soil based on VG model
CN106153416B (en) It is a kind of at the same control moisture content, density clay sample preparation device and method for making sample
Tavares et al. Non-autoclave processing of honeycomb sandwich structures: Skin through thickness air permeability during cure
Tavares et al. Assessment of semi-impregnated fabrics in honeycomb sandwich structures
DE102007014182A1 (en) Method and apparatus for determining the rate of permeation of gases and vapors through materials
CN107421868B (en) Method for measuring unsaturated soil moisture diffusivity based on complete nonlinear flow process response
CN109459368B (en) Osmotic instrument for realizing multi-field coupling and in-situ dry-wet circulation
CN105115793B (en) A kind of quick method for preparing different water cut saturation degree sample
CN104266933B (en) Device and method for on-line detection of water content of materials during vacuum drying
RU2565709C1 (en) Production of prepreg with process acs
Kim et al. Modelling and monitoring of out-time and moisture absorption effects on cure kinetics and viscosity for an out-of-autoclave (OoA) prepreg
CN115266800A (en) Condensate oil saturation testing method based on two-dimensional nuclear magnetic resonance
CN101049722B (en) Device for testing condition for forming pore bugs in hyperpressure forming process, and method for eliminating pores
CN104155200B (en) A kind of fast temperature change test frosting resistance coagulates the method for dew
Lundström et al. Dissolution of voids during compression molding of SMC
CN115326645B (en) Real-time dynamic monitoring method for matrix diffusion process based on rock
EP3201293B1 (en) Method and device for carrying out a pyrolysis
CN104385406B (en) A kind of wood vacuum heat treatment degree of depth degreasing method
Belov et al. Curing processes simulation of complex shape carbon fiber reinforced composite components produced by vacuum infusion
CN113654888B (en) Rapid prediction method for permanent deformation of carbonaceous mudstone
Hoes et al. New sensor-based set-up for permeability identification
CN109900610B (en) Combined test method for porous material
CN103343252B (en) The preparation method of sintering Ti-Al base alloy porous material