RU2623401C2 - Method for manufacturing electric conducting thread from ultrathin glass fibers - Google Patents
Method for manufacturing electric conducting thread from ultrathin glass fibers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623401C2 RU2623401C2 RU2015146398A RU2015146398A RU2623401C2 RU 2623401 C2 RU2623401 C2 RU 2623401C2 RU 2015146398 A RU2015146398 A RU 2015146398A RU 2015146398 A RU2015146398 A RU 2015146398A RU 2623401 C2 RU2623401 C2 RU 2623401C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- thread
- solvent
- glass
- graphite
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/24—Coatings containing organic materials
Landscapes
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения электропроводных нитей на основе стекловолокон с покрытием из химически активированных наноразмерных частиц графита, диспергированных в органическом связующем. В качестве основы используются кварцевые и/или алюмосиликатные волокна, на которых разработанный способ обеспечивает требуемую электропроводность и механические свойства композиционной нити. Предложенный способ предназначен для создания радиопоглощающих материалов (РПМ) с заданными радиофизическими свойствами которые могут применяться в области информационно-телекоммуникационных технологий, в авиации и космонавтике для решения проблем электромагнитной совместимости и защиты информации.The invention relates to methods for producing electrically conductive fibers based on glass fibers coated with chemically activated nanosized particles of graphite dispersed in an organic binder. As the basis, quartz and / or aluminosilicate fibers are used, on which the developed method provides the required electrical conductivity and mechanical properties of the composite yarn. The proposed method is intended to create radio-absorbing materials (RPM) with desired radiophysical properties that can be used in the field of information and telecommunication technologies, in aviation and in space to solve the problems of electromagnetic compatibility and information protection.
Композиционные нити с покрытием из активированного графита обладают поверхностной проводимостью и предназначены для создания радиопоглощающих тканей, объемных плетеных и скрученных изделий способных обеспечивать защиту от электромагнитного излучения в атмосферных условиях при широком изменении параметров окружающей среды. Из электропроводящих нитей формируют ткани, ассортимент которых в настоящее время весьма разнообразен. Особое внимание к патентованию в этой области проявляют США и Япония.Composite filaments coated with activated graphite have surface conductivity and are designed to create radar absorbing fabrics, voluminous woven and twisted products capable of providing protection against electromagnetic radiation in atmospheric conditions with a wide change in environmental parameters. Fabrics are formed from electrically conductive threads, the assortment of which is currently very diverse. Particular attention to patenting in this area is shown by the USA and Japan.
Для повышения механической прочности и снижения горючести в качестве основы композиционной нити выбраны стеклянные волокна марок ВМП промышленного изготовления НПО «Стеклопластик».To increase the mechanical strength and reduce flammability, glass fibers of the VMP grades of industrial manufacture of NPO “Fiberglass” were selected as the basis of the composite filament.
Выбор оптимального покрытия для создания резистивного слоя на поверхности волокна является основной задачей настоящего технического решения. Углеродные наполнители отличаются друг от друга размером и формой частиц и их агрегатов, химическим составом поверхности и рядом других показателей. Влияние этих показателей на электропроводность композиции не тривиально. Прежде всего, это обусловлено многообразием структурных форм технического углерода и сложным характером взаимодействия углеродного наполнителя и полимерного связующего.The choice of the optimal coating to create a resistive layer on the surface of the fiber is the main task of this technical solution. Carbon fillers differ from each other in the size and shape of particles and their aggregates, the chemical composition of the surface and a number of other indicators. The influence of these indicators on the electrical conductivity of the composition is not trivial. First of all, this is due to the variety of structural forms of carbon black and the complex nature of the interaction of the carbon filler and the polymer binder.
Структурированность технического углерода влияет на электропроводность композиций, однако структура разрушается (в большей или меньшей степени в зависимости от типа технического углерода и полимера и технологии смешения) во время введения наполнителя в полимер. Поэтому прямая корреляция между удельным сопротивлением материала и структурой сухого технического углерода невозможна [1, 2]. Увеличение структурированности не всегда является желательным, поскольку оно приводит к повышению вязкости композиций в текучем состоянии, их модуля упругости и твердости после отверждения.The structure of carbon black affects the electrical conductivity of the compositions, however, the structure is destroyed (to a greater or lesser extent depending on the type of carbon black and polymer and mixing technology) during the introduction of the filler into the polymer. Therefore, a direct correlation between the specific resistance of the material and the structure of dry carbon black is impossible [1, 2]. An increase in crosslinking is not always desirable, since it leads to an increase in the viscosity of the compositions in a fluid state, their modulus of elasticity and hardness after curing.
Следует указать еще одну важную особенность выбора пары: органическое связующее-углерод, это различие в степени окисления и степени чистоты поверхности частиц углерода или графита, которая влияет на электрическое сопротивление как исходных порошковых материалов, так и на электрофизические свойства наполненных пластмасс. Вещества, которые адсорбированы или химически связаны с поверхностью, могут препятствовать образованию контактов между частицами, мешать или способствовать образованию связей полимера с наполнителем. Обзоры по химии поверхности технического углерода [3, 4] дают следующую картину: химические свойства поверхности определяются наличием функциональных групп, в состав которых входят кислород и водород. Количество водорода и кислорода достигает 5% от массы углерода. Достаточно высокая реакционная способность обусловливает их взаимодействие с полимером и ингредиентами, вводимыми в смеси. Химический состав поверхности обычно характеризуется общим содержанием кислорода и отдельных кислородсодержащих групп. Кислород находится в основном в составе гидроксильных и карбоксильных групп. Имеется много данных о свободно-радикальной природе поверхности технического углерода [5÷7]. Влияние функциональных групп на сродство технического углерода к полимеру зависит от природы последнего. Взаимодействие между техническим углеродом и макромолекулами полимера происходит путем физической адсорбции и окклюзии, причем эти взаимодействия обычно весьма существенны. Химическое взаимодействие полимера может происходить за счет кислородсодержащих функциональных групп на торцах активированных графитовых частиц.Another important feature of the choice of the pair should be noted: the organic binder is carbon, this is a difference in the degree of oxidation and the degree of cleanliness of the surface of carbon or graphite particles, which affects the electrical resistance of both the starting powder materials and the electrophysical properties of filled plastics. Substances that are adsorbed or chemically bonded to the surface can interfere with the formation of contacts between particles, interfere with or promote the formation of polymer bonds with the filler. Reviews of the surface chemistry of carbon black [3, 4] give the following picture: the chemical properties of the surface are determined by the presence of functional groups, which include oxygen and hydrogen. The amount of hydrogen and oxygen reaches 5% of the mass of carbon. A sufficiently high reactivity determines their interaction with the polymer and the ingredients introduced into the mixture. The chemical composition of the surface is usually characterized by the total content of oxygen and individual oxygen-containing groups. Oxygen is mainly in the composition of hydroxyl and carboxyl groups. There is a lot of data on the free-radical nature of the surface of carbon black [5–7]. The influence of functional groups on the affinity of carbon black for a polymer depends on the nature of the latter. The interaction between carbon black and polymer macromolecules occurs through physical adsorption and occlusion, and these interactions are usually very significant. Chemical interaction of the polymer can occur due to oxygen-containing functional groups at the ends of activated graphite particles.
Особую группу материалов представляют собой химически активированные нанодисперсные углеродные дисперсии в различных растворителях. Средние размеры углеродных частиц этих материалов могут находиться в интервале 5…100 нм, по этой причине сухие порошки горючи и взрывоопасны на воздухе при комнатной температуре. Получение таких материалов сопряжено с заметными технологическими трудностями и материальными затратами, однако это окупается высокими электрофизическими и адгезионными характеристиками получаемых на их основе материалов. Активацию исходного порошка проводят в одну или две стадии. В одном случае порошок измельчают в вибрационной мельнице в водном растворе поверхностно-активного вещества (ПАВ). Отмечено, что в процессе измельчения существенно меняется структура и свойства исходного порошка. Зольность возрастает на порядок, что связано с износом мелющих тел [8, 9]. Пикнометрическая плотность падает. Удельная поверхность возрастает на два порядка, что связывают с усложнением микрорельефа поверхности частиц. Рентгеновская плотность, степень трехмерного упорядочения и размер кристаллитов уменьшаются, что объясняют ростом аморфизированной фазы и разрушением кристаллитов. Наиболее интенсивно разрушение идет по базисным плоскостям, что подтверждается более быстрым уменьшением толщины кристаллитов, по сравнению с уменьшением их диаметра.A special group of materials are chemically activated nanodispersed carbon dispersions in various solvents. The average size of the carbon particles of these materials can be in the range of 5 ... 100 nm, for this reason, dry powders are combustible and explosive in air at room temperature. Obtaining such materials is associated with significant technological difficulties and material costs, however, this pays off for the high electrophysical and adhesive characteristics of the materials obtained on their basis. The activation of the starting powder is carried out in one or two stages. In one case, the powder is ground in a vibrating mill in an aqueous solution of a surfactant. It is noted that during the grinding process, the structure and properties of the initial powder change significantly. The ash content increases by an order of magnitude, which is associated with the wear of grinding media [8, 9]. Pycnometric density drops. The specific surface increases by two orders of magnitude, which is associated with a complication of the microrelief of the particle surface. X-ray density, the degree of three-dimensional ordering, and the size of crystallites decrease, which is explained by the growth of the amorphized phase and the destruction of crystallites. The most intense destruction occurs along the basal planes, as evidenced by a more rapid decrease in the thickness of crystallites, compared with a decrease in their diameter.
Измельчение порошка сопровождается ростом содержания кислорода, который хемсорбируется в виде функциональных групп, преимущественно, гидроксильных (-СОН), а также карбонильных (-С=O), и в малой степени карбоксильных (-СООН). Эксплуатационные качества покрытия, сформированного из порошков, активированных растворами ПАВ, во многом зависят от свойств графитовой суспензии: ее стабильности, формы, размера и структуры графитовых частиц, количества и химического состава стабилизатора (ПАВ), а также от соотношения всех компонентов суспензии.The grinding of the powder is accompanied by an increase in the oxygen content, which is chemically absorbed in the form of functional groups, mainly hydroxyl (-COH), as well as carbonyl (-C = O), and to a small extent carboxyl (-COOH). The performance of a coating formed from powders activated with surfactant solutions largely depends on the properties of the graphite suspension: its stability, shape, size and structure of graphite particles, the amount and chemical composition of the stabilizer (surfactant), as well as the ratio of all components of the suspension.
Повысить эксплуатационные качества покрытий, полученных из суспензий, позволяют методы химической активации поверхности графитовых частиц. Один из них основан на специфическом свойстве графита, способного образовывать тончайшие слои в процессе химического окисления [10]. По этой технологии исходный графит с низким содержанием примесей и высокой степенью трехмерного упорядочения измельчают в вибромельнице до удельной поверхности 100-600 м2/г, затем активируют сильными окислителями (например, азотной кислоты) в присутствии серной кислоты при температуре 90-120°С, отмывают дистиллированной водой от продуктов окисления, центрифугируют, после чего получают стабильную графитовую суспензию, которую можно наносить на подложку или смешивать с полимерными связующими. Такие покрытия и композиции обеспечивают высокую электропроводность при минимальной толщине слоя.To improve the performance of coatings obtained from suspensions, allow the methods of chemical activation of the surface of graphite particles. One of them is based on the specific property of graphite, capable of forming the thinnest layers in the process of chemical oxidation [10]. According to this technology, the initial graphite with a low content of impurities and a high degree of three-dimensional ordering is crushed in a vibrating mill to a specific surface of 100-600 m 2 / g, then it is activated with strong oxidizing agents (e.g. nitric acid) in the presence of sulfuric acid at a temperature of 90-120 ° С, washed with distilled water from the oxidation products, centrifuged, and then get a stable graphite suspension, which can be applied to a substrate or mixed with polymer binders. Such coatings and compositions provide high electrical conductivity with a minimum layer thickness.
Эти способы получения устойчивых дисперсий графита в воде стали основой для разработки коллоидных графитовых препаратов (КГП) различных марок и назначения [11]. Способы [12…14] получения коллоидно-графитовых препаратов различного целевого или универсального назначения за последние годы были значительно усовершенствованы. Основным недостатком покрытий из КГП без добавления полимерных связующих является их низкая устойчивость к атмосферным воздействиям. Это связано с тем, что графитовая пленка адсорбирует влагу из воздуха.These methods of obtaining stable dispersions of graphite in water have become the basis for the development of colloidal graphite preparations (CGP) of various brands and purposes [11]. The methods [12 ... 14] for producing colloidal graphite preparations of various purpose or universal purpose have been significantly improved in recent years. The main disadvantage of coatings from KGP without the addition of polymer binders is their low resistance to weathering. This is due to the fact that the graphite film adsorbs moisture from the air.
Наконец, чистый графит легко подвергается истиранию в плоскости, параллельной плоскостям (002) гексагональной кристаллической решетки. Эти недостатки в совокупности ограничивают применение волокон для изготовления из них объемных РПМ.Finally, pure graphite easily undergoes abrasion in a plane parallel to the (002) planes of the hexagonal crystal lattice. These shortcomings in total limit the use of fibers for the manufacture of bulk RPM from them.
В настоящей работе для изготовления композиционной нити использовали коммерческий материал, полученный по писанной выше технологии горячего окисления в растворе серной и азотной кислот в течение 3-х часов (ТО-3), производства ЮЛСЭМ Интернешнл и различные марки ПВБ.In the present work, commercial material obtained using the above-described technology of hot oxidation in a solution of sulfuric and nitric acids for 3 hours (TO-3), manufactured by YULSEM International and various PVB grades, was used for the manufacture of a composite yarn.
Из патентной литературы последних лет известны способы получения электропроводящих волокон и нитей с углеродными покрытиями. Согласно патенту WO 3022026 А1 на способ изготовления пропитанного электропроводного волокна [15], волокно пропитывают органическим смачивающим реактивом для изготовления жгута и затем заключают в оболочку. Из такого пропитанного волоконного жгута в оболочке изготавливают пластмассовые экраны для защиты от электромагнитного излучения. Схема, иллюстрирующая процесс изготовления волокна согласно этому способу, показана на фиг. 1.From the patent literature of recent years, methods for producing electrically conductive fibers and carbon-coated filaments are known. According to patent WO 3022026 A1 for a method for manufacturing an impregnated conductive fiber [15], the fiber is impregnated with an organic wetting agent for making a tow and then wrapped. From such an impregnated fiber bundle in a sheath, plastic screens are made to protect against electromagnetic radiation. A diagram illustrating a fiber manufacturing process according to this method is shown in FIG. one.
В основу волокна согласно патенту [15] положен уникальный материал, изготовленный по патентованной технологии, разработанный ведущей текстильной компанией EeonТехТМ. Индивидуальные волокна в пределах ткани или пряжи полностью и единообразно покрыты допированным полипирролом (polypyrrole (PPY)). Это покрытие, в сущности, определяет поведение полимера. Почти все ткани - текстильные, вязанные, и нетканые, а также крученые пряжи, могут быть покрыты в водном растворителе. Типичные подложки включают полиэстер, нейлон, стекло, и Kevlar. Создавая высокую удельную электропроводность и темный цвет, покрытие полипиррола не значительно влияет на свойства подложек, их механическую прочность и гибкость. Получаемые по этой технологии ткани обеспечивают возможность широкого изменения параметров, в частности, для желаемого дельного электрического сопротивления, толщины, пористости, сопротивления возгоранию и т.п.The fiber according to the patent [15] is based on a unique material made according to the patented technology developed by the leading textile company EeonTechTM. Individual fibers within the fabric or yarn are completely and uniformly coated with doped polypyrrole (polypyrrole (PPY)). This coating, in essence, determines the behavior of the polymer. Almost all fabrics - textile, knitted, and non-woven, as well as twisted yarn, can be coated in an aqueous solvent. Typical substrates include polyester, nylon, glass, and Kevlar. Creating a high electrical conductivity and a dark color, the coating of polypyrrole does not significantly affect the properties of the substrates, their mechanical strength and flexibility. The fabrics obtained by this technology provide the possibility of a wide change in parameters, in particular, for the desired individual electrical resistance, thickness, porosity, fire resistance, etc.
К существенным недостаткам этого способа [15] следует отнести сложность получения электропроводящего органического допированного полипиррола, и как следствие, высокую стоимость изделий, изготовленных по этой технологии.Significant disadvantages of this method [15] include the difficulty of obtaining an electrically conductive organic doped polypyrrole, and as a result, the high cost of products made using this technology.
Известен также патент [16] №2472825 (19) RU, в котором предложена электропроводящая краска для радиопоглощающих заполнителей, включающая полимерное связующее, углеродсодержащий наполнитель, эмульгатор и растворитель. В качестве связующего краска содержит поливинилацетатную смолу, а в качестве углеродсодержащего наполнителя - коллоидный графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:Also known patent [16] No. 2472825 (19) RU, which proposed an electrically conductive paint for radar absorbing aggregates, including a polymeric binder, carbon-containing filler, emulsifier and solvent. As a binder, the paint contains polyvinyl acetate resin, and as a carbon-containing filler - colloidal graphite in the following ratio of components, wt.%:
Изобретение может быть использовано для получения искусственных пленочных электропроводящих покрытий (резистов), предназначенных для изготовления радиопоглощающих заполнителей.The invention can be used to obtain artificial film conductive coatings (resistes) intended for the manufacture of radar absorbing aggregates.
Способ получения электропроводного лакокрасочного состава (краски) осуществляется следующим образом.A method of obtaining an electrically conductive paint composition (paint) is as follows.
Для приготовления раствора эмульгатора в смеситель заливают 99,95 мас. % умягченной воды, добавляют 0,05 мас. % эмульгатора (ОП-10) и тщательно перемешивают.В другой смеситель загружают навеску 23,3 мас. % коллоидного графита (КГ), прибавляют 38,3 мас.% приготовленного раствора эмульгатора и перемешивают 30 минут. К графитовой пасте прибавляют 38,4 мас. % поливинилацетатной (ПВА) дисперсии (сухой остаток 50%) и перемешивают в течение 60-90 минут до образования однородного состава. При необходимости проводят корректировку добавлением пасты КГ или дисперсии ПВА. В качестве коллоидного графита используют препарат коллоидно-графитовый марки КГП-С ТУ 113-08-48-63-90. В качестве поливинилацетатного связующего используют дисперсию ПВА ГОСТ 18992-80. Содержание сухого остатка 50%. В качестве эмульгатора используют продукты обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена - ОП-10 ГОСТ 8433-81.To prepare an emulsifier solution, 99.95 wt. % softened water, add 0.05 wt. % emulsifier (OP-10) and mix thoroughly. A 23.3 wt. % colloidal graphite (KG), add 38.3 wt.% the prepared emulsifier solution and mix for 30 minutes. To graphite paste add 38.4 wt. % polyvinyl acetate (PVA) dispersion (dry residue 50%) and stirred for 60-90 minutes until a homogeneous composition is formed. If necessary, adjustments are made by adding KG paste or PVA dispersion. As colloidal graphite, a colloidal-graphite preparation of the brand KGP-S TU 113-08-48-63-90 is used. As the polyvinyl acetate binder, a PVA dispersion GOST 18992-80 is used. The solids content of 50%. As an emulsifier, products of processing a mixture of mono- and dialkylphenols with ethylene oxide - OP-10 GOST 8433-81 are used.
Предложенная [16] краска на поливинилацетатной основе изменяет свойства во влажной среде, что препятствует ее использованию в условиях воздействия дождя и отрицательных температур.The proposed polyvinyl acetate-based paint [16] changes its properties in a humid environment, which prevents its use in conditions of rain and freezing temperatures.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является патент на электронагревательную ткань и способ изготовления электропроводной резистивной нити для этой ткани [17]. В этом техническом решении описан способ изготовления электропроводной резистивной нити с высокой электропроводностью для электропроводящей нагревательной ткани. Техническим результатом является обеспечение стабильного электрического сопротивления по всей длине получаемого изделия и надежного электрического контакта. Согласно этому способу, изготовление электропроводной резистивной нити включает: а) получение раствора полимерного резистивного материала путем растворения полимерного связующего в растворителе; б) смешение полученного раствора с углеродным наполнителем; в) нанесение полученной смеси в виде оболочки на центральное волокно путем прохождения через раствор и фильеру, г) удаление растворителя из резистивной оболочки путем сушки нити в токе горячего воздуха. В качестве полимерного связующего используют полиуретановую смолу, в качестве центрального волокна берут нить из полиакрилонитрильного (ПАН) волокна или комбинированную нить из базальтовых и полиэстерных волокон.Closest to the proposed technical solution is a patent for electric heating fabric and a method of manufacturing an electrically conductive resistive thread for this fabric [17]. This technical solution describes a method for manufacturing an electrically conductive resistive thread with high electrical conductivity for an electrically conductive heating fabric. The technical result is the provision of stable electrical resistance along the entire length of the resulting product and reliable electrical contact. According to this method, the manufacture of an electrically conductive resistive thread includes: a) obtaining a solution of a polymer resistive material by dissolving the polymer binder in a solvent; b) mixing the resulting solution with a carbon filler; c) applying the resulting mixture in the form of a sheath to the central fiber by passing through the solution and the die, d) removing the solvent from the resistive sheath by drying the filament in a stream of hot air. A polyurethane resin is used as a polymeric binder, a polyacrylonitrile (PAN) fiber or a combined thread of basalt and polyester fibers is used as the central fiber.
Процесс нанесения резистивного материала на нить проводят при комнатной температуре со скоростью протяжки нити 10 м/мин путем ее пропускания через вращающуюся вокруг своей оси фильеру. Диаметр фильеры регулирует степень пропитки нити. Угол наклона фильеры от вертикального положения составляет 10-20°С. Фильеру устанавливают в вертикальном положении с возможностью вращения вокруг ее оси и с возможностью ее наклона от вертикального положения, при этом нижнее отверстие фильеры погружено в раствор полимерного углеродсодержащего резистивного материала и имеет диаметр больший, чем верхнее отверстие. Сушку нити осуществляют при температуре 150-160°С. Высушенная готовая нить наматывается на приемную бобину.The process of applying resistive material to the thread is carried out at room temperature with a thread pulling speed of 10 m / min by passing it through a die rotating around its axis. The diameter of the die controls the degree of impregnation of the thread. The angle of inclination of the die from a vertical position is 10-20 ° C. The die is installed in a vertical position with the possibility of rotation around its axis and with the possibility of its inclination from a vertical position, while the lower hole of the die is immersed in a solution of a polymer carbon-containing resistive material and has a diameter larger than the upper hole. Drying of the thread is carried out at a temperature of 150-160 ° C. The dried finished thread is wound on a take-up reel.
Полученная по способу [17] электропроводная резистивная нить обладает одинаковым сопротивлением по всей длине получаемого изделия. Из представленных в патенте данных видно, что электронагревательная ткань имеет высокую стабильность значений электрического сопротивления по всему объему изделия.Obtained by the method [17], the conductive resistive thread has the same resistance along the entire length of the resulting product. From the data presented in the patent, it is seen that the electric heating fabric has a high stability of the electrical resistance values over the entire volume of the product.
В этом [17] наиболее близком по технической сущности способе, в качестве основы, как уже было указано выше, используется нить из полиакрилонитрильного (ПАН) волокна или комбинированная нить из базальтовых и полиэстерных волокон. Использование такой основы связано с тем, что полиуретановая смола плохо пропитывает стеклянные ультратонкие нити вследствие относительно высокой вязкости и плохого смачивания волокон смолой. Образующийся при плохой адгезии «рукав» из полимерной пленки не обеспечит стабильных свойств волокна при изгибе, растяжении и трении. В тоже время, для изготовления радиопоглощающих материалов, в которых объемная конструкция формируется из скрученных нитей, имеющих структуру, аналогичную еловым веткам (например, материал «ВОРС» Технические условия ДМГ 6.439.003), основа из стеклянных нитей придает необходимую упругие свойства, т.е. объемную устойчивость материала.In this [17] method, which is the closest in technical essence, as the basis, as already mentioned above, a thread of polyacrylonitrile (PAN) fiber or a combined thread of basalt and polyester fibers is used. The use of such a base is due to the fact that the polyurethane resin does not saturate glass ultrafine filaments poorly due to the relatively high viscosity and poor wetting of the fibers with the resin. The “sleeve” formed by poor adhesion from a polymer film will not provide stable fiber properties during bending, tension, and friction. At the same time, for the manufacture of radar absorbing materials in which the three-dimensional structure is formed from twisted yarns having a structure similar to spruce branches (for example, VORS material Technical specifications DMG 6.439.003), the glass fiber base gives the necessary elastic properties, t. e. bulk stability of the material.
Техническим результатом предлагаемого изобретения являются высокие упругие свойства нитей, их устойчивость к перегибу и истиранию при изготовлении объемных РПМ путем скрутки, а также достижение заданной электропроводности 200…300 Ом на погонный метр.The technical result of the invention is the high elastic properties of the threads, their resistance to bending and abrasion in the manufacture of bulk RPM by twisting, as well as achieving a given electrical conductivity of 200 ... 300 Ohms per meter.
Заявленный технический результат достигается тем, что в способе получения нити диаметром 80…95 мкм из ультратонких стеклянных (кварцевых, алюмосиликатных или алюмоборосиликатных) волокон с радиопоглощающим покрытием из полимера, модифицированного высокодисперсным химически активированным графитом, включающий получение раствора полимерного резистивного материала путем растворения полимерного связующего в растворителе и смешения полученного раствора с углеродным наполнителем, нанесение полученной смеси в виде оболочки на центральное волокно путем прохождения через раствор и фильеру, удаление растворителя из резистивной оболочки путем сушки нити в токе горячего воздуха, согласно заявляемому изобретению, покрытие на стеклянной нити получают пропиткой в растворе поливинилбутираля 2,5…6,7 г/л и активированного химическим способом графита 25…60 г/л в ацетоне или изопропиловом спирте в условиях воздействия резонанса ультразвуковой волны (стоячей волны) на выходе из пропиточной ванны.The claimed technical result is achieved by the fact that in the method for producing filaments with a diameter of 80 ... 95 microns from ultrathin glass (quartz, aluminosilicate or aluminoborosilicate) fibers with a radio-absorbing coating of a polymer modified with highly dispersed chemically activated graphite, which includes obtaining a solution of a polymer resistive material by dissolving the polymer binder in solvent and mixing the resulting solution with a carbon filler, applying the resulting mixture in the form of a shell on the central fiber, passing through the solution and the die, removing solvent from the resistive shell by drying the filament in a stream of hot air, according to the invention, the coating on a glass filament is obtained by impregnation in a solution of polyvinyl butyral 2.5 ... 6.7 g / l and chemically activated graphite 25 ... 60 g / l in acetone or isopropyl alcohol under the influence of resonance of an ultrasonic wave (standing wave) at the exit of the impregnation bath.
Для оценки влияния истирания покрытия стеклянную нить с покрытием пропускали через зажим с наклеенным фетром с одной стороны и деревянной шероховатой поверхностью - с другой. Протяжку осуществляли для каждого отрезка в 50 см. 10 раз в разных направлениях (по 5 раз в каждом направлении). Трение нити в зажиме регулировали так, чтобы усилие протяжки у нитей разной толщины было одинаковым. В результате испытаний при плохой адгезии покрытия в стекловолокно на фетре собирались обломки стекло волокон, составляющих стеклянную нить. До и после протяжки определяли сопротивление электрическому току и изменение массы нити.To assess the effect of abrasion, the coated glass thread was passed through a clip with glued felt on one side and a wooden rough surface on the other. The broach was carried out for each segment of 50 cm. 10 times in different directions (5 times in each direction). The friction of the thread in the clamp was controlled so that the pulling force of the threads of different thicknesses was the same. As a result of testing, with poor adhesion of the coating, fragments of glass fibers constituting a glass filament were collected in fiberglass on felt. Before and after drawing, the resistance to electric current and the change in the mass of the thread were determined.
Влияние изгибных деформаций и изломов определяли путем накручивания нити на стеклянный стержень (стеклянную палочку) небольшого радиуса (3,5 мм). Нить заданной длины 10 см накручивали вручную на стержень 4 раза и производили измерения погонного сопротивления до и после этой операции.The influence of bending deformations and kinks was determined by winding the thread on a glass rod (glass rod) of small radius (3.5 mm). A thread of a given length of 10 cm was wound manually on the rod 4 times and measurements of linear resistance were performed before and after this operation.
Исследования микроструктуры поврежденных и исходных нитей производили на бинокулярном микроскопе МБС-10 при кратности объектива ×2, ×4, ×7. Взвешивание нитей выполняли на аналитических весах ВЭЛ-200 с точностью ±2 мг. Для определения удельных характеристик нитей с покрытиями взвешивали суммарно в кусках 3 м нитей. Измерения длин производили на метровой железной линейке ГОСТ 432-56. Геометрические измерения толщин нитей выполнили на микрометре по ГОСТ 4381-80 зав. №31421 с ценой деления шкалы 2 мкм.The microstructure of damaged and initial filaments was studied using a MBS-10 binocular microscope with a lens ratio of × 2, × 4, × 7. Weighing of the threads was carried out on an analytical balance VEL-200 with an accuracy of ± 2 mg. To determine the specific characteristics of coated threads, weighed in total in pieces of 3 m threads. Length measurements were carried out on a meter iron ruler GOST 432-56. Geometric measurements of the thickness of the threads were performed on a micrometer according to GOST 4381-80 head. No. 31421 with a scale division of 2 microns.
Для оценки свойств существующих изделий исследовали образцы полуфабрикатов стеклянных волокон с электропроводящими покрытиями (без маскировочной окраски), используемых при производстве изделий «Ворс».To assess the properties of existing products, samples of semi-finished glass fibers with electrically conductive coatings (without camouflage painting) used in the manufacture of Vors products were investigated.
В дальнейшем, для краткости, словом «покрытие» обозначаем электропроводное лаковое покрытие. В результате анализа микроструктур участков волокон образцов, соответствующих и не соответствующих требованиям ТУ на волокно, используемого при производстве изделий «Ворс», были выявлены следующие виды дефектов, характерных для обоих типов волокон: 1) утолщение с продольным разрывом покрытия - (Р); 2) утолщение - (У) (разрыва не видно или он с другой стороны); 3) участок рыхлого волокна - (РВ); 4) поперечный разрыв покрытия - (ПРО). Статистически дефекты Р и У, а также РВ чередуются и встречаются часто, дефект ПРО наблюдается только на окрашенных материалах после плетения.Hereinafter, for brevity, the word “coating” denotes an electrically conductive varnish coating. As a result of the analysis of the microstructures of the fiber sections of the samples that meet and do not meet the requirements of technical specifications for fiber used in the manufacture of Vors products, the following types of defects were found that are characteristic of both types of fibers: 1) thickening with a longitudinal rupture of the coating - (P); 2) thickening - (U) (the gap is not visible or it is on the other hand); 3) a section of loose fiber - (RV); 4) transverse rupture of the coating - (PRO). Statistically, defects P and Y, as well as PB, alternate and occur frequently; a defect in missile defense is observed only on colored materials after weaving.
Для количественных измерений нити нарезали на отрезки длиной 50 см и работали с этими кусками. Куски испытывали на трение и износ по описанной выше методике. Номера серий измерений соответствуют номерам кусков. Обобщенные данные наблюдения дефектов на нитях приведены в табл. 1.For quantitative measurements, the filaments were cut into lengths of 50 cm and worked with these pieces. The pieces were tested for friction and wear according to the method described above. The numbers of the measurement series correspond to the numbers of the pieces. The generalized data on the observation of defects on the threads are given in table. one.
На бракованной нити число дефектов типа утолщение с продольным разрывом покрытия - (Р) настолько велико, что можно говорить о дефектной области, протяженной по всей длине.On the defective thread, the number of defects of the type thickening with a longitudinal rupture of the coating - (P) is so large that we can speak of a defective region that is extended along the entire length.
Данные измерений геометрических размеров нитей приведены в табл. 2.The measurement data of the geometric dimensions of the threads are given in table. 2.
При сопоставлении бракованной и пригодной для изготовления изделия «Ворс» нитей было установлено, что последняя нить тоньше, погонное (на метр длины) сопротивление нити выше, устойчивость к истиранию и повреждаемость ниже. Покрытие на нити по ТУ более однородное (нить окрашена со всех сторон) и имеет меньше дефектов. Несмотря на более высокое электрическое сопротивление, удельное сопротивление поверхности нити по ТУ в 2,3 раза меньше, чем бракованной (за счет меньшей толщины нити и электропроводящего слоя на ней).When comparing the defective and suitable for manufacturing “Vors” product threads, it was found that the last thread is thinner, the linear (per meter of length) thread resistance is higher, abrasion resistance and damage are lower. Coating on threads according to TU is more uniform (the thread is painted on all sides) and has fewer defects. Despite the higher electrical resistance, the specific surface resistance of the thread according to TU is 2.3 times less than defective (due to the smaller thickness of the thread and the electrically conductive layer on it).
Полученные показатели служили ориентиром при разработке и оптимизации свойств материалов настоящего технического решения.The obtained indicators served as a guide when developing and optimizing the properties of materials of this technical solution.
Оптимальные условия нанесения графитового покрытия определяли путем подбора удельной поверхности исходного графита, дисперсионной среды графитовой суспензии, концентрации твердой фазы в суспензии, толщины покрытия, условий сушки и условий ультразвукового воздействия в процессе нанесения покрытия на стеклонить. Кроме того, произведен выбор стеклонити с заданными свойствами.The optimal conditions for applying a graphite coating were determined by selecting the specific surface of the initial graphite, the dispersion medium of the graphite suspension, the concentration of the solid phase in the suspension, the thickness of the coating, the drying conditions, and the conditions of ultrasonic treatment in the process of coating glass. In addition, a selection of glass fibers with desired properties was made.
Дисперсность исходного графитового порошка, подвергаемого химической активации методом, изложенным в работах [10, 11], подобрали согласно данным, которые показывают, что, с одной стороны, увеличение длительности вибрационного размола свыше 3-х часов, тем выше его электрическое сопротивление. С другой стороны, чем выше удельная поверхность порошков, тем выше выход годного (выход активированного графита в суспензию). В этой связи был выбран материал из Тайгинского графита трехчасового вибропомола (ТО-3), после химической активации в смеси серной и азотной кислот.The dispersion of the initial graphite powder, subjected to chemical activation by the method described in [10, 11], was selected according to the data that show that, on the one hand, the increase in the duration of the vibrational grinding over 3 hours, the higher its electrical resistance. On the other hand, the higher the specific surface of the powders, the higher the yield (the yield of activated graphite in suspension). In this regard, a material was selected from Taigin graphite of a three-hour vibratory grinding mill (TO-3), after chemical activation in a mixture of sulfuric and nitric acids.
Для получения прочной электропроводящей пленки с нужным электрическим сопротивлением и хорошей адгезией к стеклу, регулировали толщину углеродного покрытия. Для этого выполнены экспериментальные исследования влияния концентрации ТО-3 в КГП и специальных добавок (загустителей, пластификаторов и др.) на электрическое сопротивление и механические свойства стеклонитей, получаемых протяжкой через комбинированный раствор.To obtain a strong electrically conductive film with the desired electrical resistance and good adhesion to the glass, the thickness of the carbon coating was adjusted. For this, experimental studies of the effect of the concentration of TO-3 in KGP and special additives (thickeners, plasticizers, etc.) on the electrical resistance and mechanical properties of glass fibers obtained by drawing through a combined solution were performed.
В качестве основы (в большей части экспериментов) использовали волокна ВМПС8-29×1×2(100)-4С диаметром 8÷10 мкм. Покрытия из суспензий активированного графита получали на установке, включающей ванну пропитки, снабженную рамкой для натяжения нити в растворе, две катушки, приводимые в движение электродвигателем с редуктором и трубчатую электропечь с кварцевым вкладышем длиной 50 см. (для сушки). Скорость протяжки нити равнялась 0,9 м/мин. Температура воздуха на выходе из печи +90°С÷+190°С. Температура стенки печи изменялась при этом от 150 до 310°С.As a basis (in most of the experiments), VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C fibers with a diameter of 8–10 μm were used. Coatings from suspensions of activated graphite were obtained on a setup including an impregnation bath equipped with a frame for tensioning the filament in a solution, two coils, driven by an electric motor with a reducer, and a tubular electric furnace with a quartz liner 50 cm long (for drying). The speed of the thread was 0.9 m / min. The air temperature at the outlet of the furnace + 90 ° C ÷ + 190 ° C. The temperature of the furnace wall varied from 150 to 310 ° C.
Конструкция установки для пропитки стекловолокна близка к конструктивному варианту, изложенному в прототипе [17] и в техническом решении по патенту [15]. Исходная стеклянная нить с подающей бобины поступает для пропитки в ванну с раствором полимерного резистивного материала. Из пропиточной ванны нить проходит через ультразвуковую насадку и отверстие фильеры с оптимальной скоростью протяжки нити 0,9-1 м/мин. После прохождения пропитанной нити через фильеру она попадает в зону нагрева трубчатой печи, где при температуре с градиентом от «теплой» к «горячей» зоне от 90 до 190°С осуществляется ее сушка. Готовая резистивная нить сматывается на приемную бобину. По сравнению с прототипом схема нанесения резистивного слоя содержит дополнительный блок ультразвукового воздействия.The design of the installation for impregnation of fiberglass is close to the constructive option described in the prototype [17] and in the technical solution for the patent [15]. The original glass filament from the feed bobbin is fed to the bath with a solution of polymer resistive material for impregnation. From the impregnation bath, the thread passes through the ultrasonic nozzle and the hole of the die with an optimal thread drawing speed of 0.9-1 m / min. After the impregnated filament passes through the die, it enters the heating zone of the tube furnace, where it is dried at a temperature with a gradient from the “warm” to the “hot” zone from 90 to 190 ° C. The finished resistive thread is wound onto the take-up reel. Compared with the prototype, the resistive layer deposition scheme contains an additional block of ultrasonic exposure.
Воздействие ультразвука обеспечило равномерность распределения покрытия по поверхности и в объеме стеклонити, что не удавалось даже в том случае, когда осуществляли пропитку в растворах низкой вязкости.The influence of ultrasound ensured uniform distribution of the coating over the surface and in the bulk of the glass fiber, which was not possible even when the impregnation was carried out in low viscosity solutions.
Влияние размеров ограничивающей фильеры отрабатывалось на растворах различной вязкости и состава. Экспериментальное исследование этого вопроса позволило установить понятные закономерности. Минимальный диаметр фильеры не может быть меньше или равен диаметру волокна. В этом случае происходит быстрое засорение фильеры обломками волокон стекла. Увеличение диаметра фильеры позволяет увеличить электропроводящий слой на поверхности. Увеличение слоя покрытия, соответственно, обеспечивает снижение его электрического сопротивления. Однако при этом увеличивается повреждаемость при истирании и изгибе. Для экспериментальных работ была выбрана фильера, равная трем диаметрам волокна.The influence of the size of the limiting die was tested on solutions of various viscosities and compositions. An experimental study of this issue made it possible to establish understandable patterns. The minimum diameter of the die cannot be less than or equal to the diameter of the fiber. In this case, the die quickly becomes clogged with fragments of glass fibers. Increasing the diameter of the die allows you to increase the conductive layer on the surface. The increase in the coating layer, respectively, provides a decrease in its electrical resistance. However, this increases the damage during abrasion and bending. For experimental work, a die equal to three fiber diameters was chosen.
Необходимо заметить, что стеклонити, выпускаемые промышленностью покрыты замасливателем (это улучшает условия скольжения волокон в нити в условиях, перегибов при изготовления стеклотканей). В современном производстве преимущественно используются кремнийорганические замасливатели, которые практически невозможно удалить путем нагревания или смывки. Фактически это потребовало разработки способа нанесения покрытия не на стеклянную поверхность, а на стекло, покрытое замасливателем. Практические эксперименты по выбору нити были выполнены из образцов следующих марок промышленных стеклонитей: ВМПС-6-14,4-2×2-78; ВМПС-8-29×2×1; ВМПС8-29×1×2(100)-4С. Исходная нить ВМПС8-29×1×2(100)-4С во всех случаях показала наилучшие свойства. Исходя из этих (предварительных) наблюдений дальнейшие эксперименты выполнены с нитью ВМПС8-29×1×2(100)-4С.It should be noted that the glass fibers produced by the industry are coated with a sizing agent (this improves the sliding conditions of the fibers in the thread under conditions of kinks in the manufacture of fiberglass fabrics). In modern production, organosilicon lubricants are predominantly used, which are almost impossible to remove by heating or washing. In fact, this required the development of a method of coating not on a glass surface, but on glass coated with a sizing. Practical experiments on the choice of yarn were performed from samples of the following grades of industrial glass fibers: VMPS-6-14.4-2 × 2-78; VMPS-8-29 × 2 × 1; VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C. The initial filament VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C in all cases showed the best properties. Based on these (preliminary) observations, further experiments were performed with a VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4С thread.
Ультразвуковая установка малой мощности, использованная при пропитке, состояла из генератора синусоидального электрического сигнала переменной частоты, ультразвукового резонатора и ячейки с активатором из нержавеющей стали. К пластине активатора припаян направляющий нить элемент, выполненный в виде желоба шириной 1 мм со слегка скругленными по ширине и по длине краями. Такая форма обеспечивала протаскивание стеклонити без задиров на краях активатора. Ответная часть измерителя в виде плоской пластины прижималась сверху, касаясь раствора и края стеклонити. Генераторная часть и осциллографический измеритель ИЧ3-2 обеспечивали возможность регулировать частоту, мощность сигнала и одновременно контролировать условия ультразвукового воздействия. Частоту генератора находили из условия устойчивого резонанса между пластинами (формирования стоячей волны) при протаскивании стеклонити, смоченной раствором, по желобу.The low-power ultrasonic unit used for impregnation consisted of a variable frequency sinusoidal electric signal generator, an ultrasonic resonator, and a cell with an activator made of stainless steel. A guiding thread element is soldered to the activator plate, made in the form of a
Примеры реализации способа согласно предложенному техническому решению:Examples of the method according to the proposed technical solution:
Пример 1.Example 1
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 10г/л; ТО-3 (50 г/л); растворитель ИПС.PVB - 10g / l; TO-3 (50 g / l); solvent IPA.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/2.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 2 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 2 watts.
Получаемое волокно представлено на фиг. 2The resulting fiber is shown in FIG. 2
Пример 2.Example 2
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 15 г/л; ТО-3 (70 г/л); растворитель ИПС.PVB - 15 g / l; TO-3 (70 g / l); solvent IPA.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/1.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 5 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 5 watts.
Пример 3.Example 3
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 15 г/л; ТО-3 (90 г/л); растворитель ацетон.PVB - 15 g / l; TO-3 (90 g / l); solvent acetone.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/1.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 10 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 10 watts.
Получаемое волокно представлено на фиг.3The resulting fiber is presented in figure 3
Пример 4.Example 4
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 20 г/л; ТО-3 (70 г/л); растворитель ацетон.PVB - 20 g / l; TO-3 (70 g / l); solvent acetone.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/2.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 5 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 5 watts.
В примерах 1…4 использована нить ВМПС8-29×1×2(100)-4С, сушка при температуре 90…190°С, намотка со скоростью 0,7 м/мин. Примеры демонстрируют реализацию способа с достижением положительного результата - необходимых свойств при истирании и изгибе при заданных параметрах электрического сопротивления. Как можно видеть на микрофотографиях нити (рис.3), покрытие проникает в стеклонить, образуя композит с пучком стеклянны волокон.In examples 1 ... 4, the thread VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C was used, drying at a temperature of 90 ... 190 ° C, winding at a speed of 0.7 m / min. The examples demonstrate the implementation of the method with the achievement of a positive result - the necessary properties during abrasion and bending at specified parameters of electrical resistance. As can be seen in the microphotographs of the filament (Fig. 3), the coating penetrates into the glass fiber, forming a composite with a bundle of glass fibers.
Пример 5.Example 5
Нить ВМПС-6-14,4-2×2-78.Thread VMPS-6-14,4-2-2 × 2-78.
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 5 г/л; ТО-3 (50 г/л); растворитель ИПС.PVB - 5 g / l; TO-3 (50 g / l); solvent IPA.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/1.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 2 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 2 watts.
Пример 6Example 6
Нить ВМПС8-29×1×1.Thread VMPS8-29 × 1 × 1.
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 25 г/л; ТО-3 (50 г/л); растворитель ИПС.PVB - 25 g / l; TO-3 (50 g / l); solvent IPA.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/2.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 1 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 1 W.
Пример 7.Example 7
Нить ВМПС8-29×1×2(100)-4С.Thread VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C.
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 25 г/л; ТО-3 (50 г/л); растворитель ИПС.PVB - 25 g / l; TO-3 (50 g / l); solvent IPA.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/2.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 1 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 1 W.
Пример 8.Example 8
Нить ВМПС8-29×1×2(100)-4С.Thread VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C.
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 5 г/л; ТО-3 (90 г/л); растворитель ИПС.PVB - 5 g / l; TO-3 (90 g / l); solvent IPA.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/2.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 2 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 2 watts.
В примерах 5…8 использована сушка при температуре 90…190°С, намотка со скоростью 0,9 м/мин. Примеры демонстрируют реализацию способа с достижением положительного результата - необходимых свойств при истирании и изгибе при заданных параметрах электрического сопротивления на верхней и нижней границе заявленного интервала.In examples 5 ... 8, drying was used at a temperature of 90 ... 190 ° C, winding at a speed of 0.9 m / min. The examples demonstrate the implementation of the method with the achievement of a positive result - the necessary properties during abrasion and bending with the given parameters of electrical resistance at the upper and lower boundaries of the claimed interval.
Пример 9.Example 9
Нить ВМПС8-29×1×2(100)-4С.Thread VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C.
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 5 г/л; ТО-3 (100 г/л); растворитель ИПС.PVB - 5 g / l; TO-3 (100 g / l); solvent IPA.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/3.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 2 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 2 watts.
Пример 10.Example 10
Нить ВМПС8-29×1×2(100)-4С.Thread VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C.
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 5 г/л; ТО-3 (50 г/л); растворитель ИПС.PVB - 5 g / l; TO-3 (50 g / l); solvent IPA.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/0,5.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 10 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 10 watts.
Пример 11.Example 11
Нить ВМПС8-29×1×2(100)-4С.Thread VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C.
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 5 г/л; ТО-3 (100 г/л); растворитель ацетон.PVB - 5 g / l; TO-3 (100 g / l); solvent acetone.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/3.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 2 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 2 watts.
Пример 12.Example 12
Нить ВМПС8-29×1×2(100)-4С.Thread VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C.
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 5 г/л; ТО-3 (30 г/л); растворитель ацетон.PVB - 5 g / l; TO-3 (30 g / l); solvent acetone.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/0,5.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: резонанс, 10 Вт.Ultrasound exposure: resonance, 10 watts.
В примерах 9…12 использована нить ВМПС8-29×1×2(100)-4С, сушка при температуре 90…190°С, намотка со скоростью 1,5 м/мин. Примеры демонстрируют реализацию способа в случаях, когда требуемые свойства при истирании и изгибе при заданных параметрах электрического сопротивления не были достигнуты, что можно видеть из табл. 3.In examples 9 ... 12, the thread VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C was used, drying at a temperature of 90 ... 190 ° C, winding at a speed of 1.5 m / min. The examples demonstrate the implementation of the method in cases where the required properties during abrasion and bending for the given parameters of electrical resistance were not achieved, which can be seen from the table. 3.
Пример 13.Example 13
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 15 г/л; ТО-3 (70 г/л); растворитель ИПС.PVB - 15 g / l; TO-3 (70 g / l); solvent IPA.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/1.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: отсутствие резонанса, 3 Вт.Ultrasound exposure: no resonance, 3 watts.
Пример 14.Example 14
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 15 г/л; ТО-3 (70 г/л); растворитель ИПС.PVB - 15 g / l; TO-3 (70 g / l); solvent IPA.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/1.The ratio of the components of the solution by
Воздействие ультразвуком: отсутствие резонанса, 10 Вт.Ultrasound exposure: no resonance, 10 watts.
Пример 15.Example 15
Состав раствора для нанесения электропроводящего слоя:The composition of the solution for applying the electrically conductive layer:
ПВБ - 15 г/л; ТО-3 (70 г/л); растворитель ИПС.PVB - 15 g / l; TO-3 (70 g / l); solvent IPA.
Соотношение компонентов раствора по объему 1/1/1.The ratio of the components of the solution by
Ультразвуковая установка отключена.Ultrasound is disabled.
В примерах 13…15 использована нить ВМПС8-29×1×2(100)-4С, сушка при температуре 90…190°С, намотка со скоростью 0,9 м/мин.In examples 13 ... 15, the thread VMPS8-29 × 1 × 2 (100) -4C was used, drying at a temperature of 90 ... 190 ° C, winding at a speed of 0.9 m / min.
В примерах 13…15 использованы оптимальные параметры реализации способа по составу растворов и условиям сушки, но ультразвуковая установка не настроена в резонанс, или не была включена. В результате не был достигнут требуемый уровень электрического сопротивления нити. Эти примеры показывают, что воздействие ультразвука в режиме резонанса является ключевым при проведении пропитки.In examples 13 ... 15, the optimal parameters for the implementation of the method according to the composition of the solutions and the drying conditions were used, but the ultrasonic unit was not tuned to resonance, or was not included. As a result, the required level of electrical resistance of the thread was not achieved. These examples show that the effect of ultrasound in resonance mode is key in impregnation.
Результаты измерений свойств получаемых стеклонитей приведены в таблице 3.The results of measurements of the properties of the obtained glass fibers are shown in table 3.
Источники информацииInformation sources
1. Hansen E.В., Church - F. C. - Technical Report RG-127, Cabot Corp., Boston, Mass., 1968.1. Hansen, E. B., Church - F. C. - Technical Report RG-127, Cabot Corp., Boston, Mass., 1968.
2. Fridelski H.L. - Rev. gener. caout, 1964, v. 41, N 3, p. 491-499.2. Fridelski H.L. - Rev. gener. caout, 1964, v. 41,
3. Studebaker M.L. - Rubb. Chem. Technol., 1957, v. 30, N. 5, p. 1400-1404.3. Studebaker M.L. - Rubb. Chem. Technol., 1957, v. 30, N. 5, p. 1400-1404.
4. Лежнев H.H., Терентьев А.П., Новикова И.С., Кобзева Т.А. - Каучук и резина, 1961, №11, с. 21-23.4. Lezhnev H.H., Terentyev A.P., Novikova I.S., Kobzeva T.A. - Rubber and rubber, 1961, No. 11, p. 21-23.
5. Riess G., Donnet J. В. - Rev. Gener. Caout., 1964, v. 41, N 3, p. 429- 433.5. Riess G., Donnet J. B. - Rev. Gener Caout., 1964, v. 41,
6. Donnet J.B., Metzger I. - Rev. Gen. Caout., 1964, v. 41, N 3, p. 435- 439.6. Donnet J.B., Metzger I. - Rev. Gen. Caout., 1964, v. 41,
7. Магарил P.З., Аксенова Э.И. - Каучук и резина, 1966, №2, с. 26-28.7. Magaril P.Z., Aksenova E.I. - Rubber and rubber, 1966, No. 2, p. 26-28.
8. А.С. Фиалков. - Углеграфитовые материалы. М.: "Энергия", 1979 г.8. A.S. Violets. - Carbon materials. M .: "Energy", 1979
9. Ching-cheh Hung, Jean Corbin. - Carbon. Letters to the Editor. 37 (1999) p. 701-711.9. Ching-cheh Hung, Jean Corbin. - Carbon. Letters to the Editor. 37 (1999) p. 701-711.
10.Топоров Г.Н., Семенов M.B., Елисеева P.A., Хачатурьян Т.К., Татареннко В.А. Коллоидный журнал, №3, 1978, с. 575-577.10.Toporov G.N., Semenov M.B., Eliseeva P.A., Khachaturian T.K., Tatarenko V.A. Colloid Journal, No. 3, 1978, p. 575-577.
11. A.c. 332044 (СССР). Способ получения коллоидного графита. ВНИИЭИ; авт. изобрет. А.С. Фиалков, Г.Н. Топоров, М.В. Семенов, Н.И. Тимофеев. - Заявл. 29.07.68, №1260774/23-26; опубл. в БИ, 1972, №10.11. A.c. 332044 (USSR). A method of producing colloidal graphite. VNIIEI; author invented. A.S. Fialkov, G.N. Toporov, M.V. Semenov, N.I. Timofeev. - Declared. 07/29/68, No. 1260774 / 23-26; publ. in BI, 1972, No. 10.
12. А.с. 857194 (СССР). Способ получения коллоидного препарата сажи. ВНИИЭИ; авт. изобрет. П.А. Пшеничкин, Г.Н. Топоров, М.В. Семенов, Л.А. Набиева. - Заявл. 21.08.79, №2836318; опубл. в БИ, 1981, №31.12. A.S. 857194 (USSR). A method of obtaining a colloidal preparation of soot. VNIIEI; author invented. P.A. Pshenichkin, G.N. Toporov, M.V. Semenov, L.A. Nabieva. - Declared. 08.21.79, No. 2836318; publ. in BI, 1981, No. 31.
13. А.с. 701083 (СССР). Способ получения коллоиднографитового препарата. ВНИИЭИ; авт. изобрет. Л.А. Набиева, П.А. Пшеничкин, Н.В. Семенов, В.И. Кузмин. - Заявл. 29.12.77, №2651116/23-26.13. A.S. 701083 (USSR). A method of producing a colloidnographite preparation. VNIIEI; author invented. L.A. Nabiev, P.A. Pshenichkin, N.V. Semenov, V.I. Kuzmin. - Declared. 12/29/77, No. 2651116 / 23-26.
14. Фиалков А.С. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе. // М.: Аспект Пресс, 1997, с. 366, 369-376.14. Fialkov A.S. Carbon, interlayer compounds and composites based on it. // M .: Aspect Press, 1997, p. 366, 369-376.
15. МПК7 Н05K 9/00 (10) 0422.03.112.2004 (40) 13.03.2003 (11) WO 3022026 Al (22)13.05.2002 (21) PCT/US02/15167 (54) Способ изготовления пропитанного электропроводного волокна (72) Автор(ы): Cofer, Cameron G., Mccoy, Dale E., (73) Parker Hannifin Corporation.15. IPC 7 H05K 9/00 (10) 0422.03.112.2004 (40) 13.03.2003 (11) WO 3022026 Al (22) 13.05.2002 (21) PCT / US02 / 15167 (54) Method for the manufacture of impregnated conductive fiber (72 ) Author (s): Cofer, Cameron G., Mccoy, Dale E., (73) Parker Hannifin Corporation.
16. № 2472825 Авторы: Куденкова E.A. (RU), Михеев B.A. (RU), Обносов В.В. (RU), Александров Ю.К. (RU), Мелихов В.Н. (RU), Девин К.Л. (RU) Патентообладатель: Открытое акционерное общество ОАО "Инженерно-маркетинговый центр Концерна "Вега" (RU) Дата публикации: 20 Января, 2013. Начало действия патента: 9 Ноября, 2011.16. No 2472825 Authors: Kudenkova E.A. (RU), Mikheev B.A. (RU), Obnosov V.V. (RU), Alexandrov Yu.K. (RU), Melikhov V.N. (RU), Devin C.L. (RU) Patent holder: Open Joint-Stock Company Engineering and Marketing Center of the Concern Vega OJSC (RU) Date of publication: January 20, 2013. Patent effective: November 9, 2011.
17. (19) RU (11) 2282317 (13) С1 (51) МПК Н05В 3/36 (2006.01) (22) Заявка: 2005101811/09, 27.01.2005 (46). Опубл.: 20.08.2006 (72). Автор(ы): Тян Л.С.(RU), Кан A.C.(RU) (73) Патентообладатель(и) Тян Леонид Семенович (RU).17. (19) RU (11) 2282317 (13) C1 (51)
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015146398A RU2623401C2 (en) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | Method for manufacturing electric conducting thread from ultrathin glass fibers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015146398A RU2623401C2 (en) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | Method for manufacturing electric conducting thread from ultrathin glass fibers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015146398A RU2015146398A (en) | 2017-05-04 |
| RU2623401C2 true RU2623401C2 (en) | 2017-06-26 |
Family
ID=58698324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015146398A RU2623401C2 (en) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | Method for manufacturing electric conducting thread from ultrathin glass fibers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623401C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU175638U1 (en) * | 2017-08-28 | 2017-12-15 | Константин Александрович Величко | Electric heater |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4983814A (en) * | 1985-10-29 | 1991-01-08 | Toray Industries, Inc. | Fibrous heating element |
| RU2182406C1 (en) * | 1999-11-15 | 2002-05-10 | Безукладов Владимир Иванович | Electric heating cloth (alternatives) and electricity conducting thread for this cloth; method for manufacturing this thread |
| RU2212120C1 (en) * | 2002-07-03 | 2003-09-10 | Гриневич Игорь Афанасьевич | Electric heating sheet |
| RU2282317C1 (en) * | 2005-01-27 | 2006-08-20 | Леонид Семенович Тян | Electro-heating fabric and method for manufacturing electro-conductive resistive thread for said fabric |
| RU2472825C1 (en) * | 2011-11-09 | 2013-01-20 | Открытое акционерное общество "Инженерно-маркетинговый центр Концерна "Вега" | Electroconductive paint for radar-absorbent filler |
-
2015
- 2015-10-28 RU RU2015146398A patent/RU2623401C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4983814A (en) * | 1985-10-29 | 1991-01-08 | Toray Industries, Inc. | Fibrous heating element |
| RU2182406C1 (en) * | 1999-11-15 | 2002-05-10 | Безукладов Владимир Иванович | Electric heating cloth (alternatives) and electricity conducting thread for this cloth; method for manufacturing this thread |
| RU2212120C1 (en) * | 2002-07-03 | 2003-09-10 | Гриневич Игорь Афанасьевич | Electric heating sheet |
| RU2282317C1 (en) * | 2005-01-27 | 2006-08-20 | Леонид Семенович Тян | Electro-heating fabric and method for manufacturing electro-conductive resistive thread for said fabric |
| RU2472825C1 (en) * | 2011-11-09 | 2013-01-20 | Открытое акционерное общество "Инженерно-маркетинговый центр Концерна "Вега" | Electroconductive paint for radar-absorbent filler |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU175638U1 (en) * | 2017-08-28 | 2017-12-15 | Константин Александрович Величко | Electric heater |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015146398A (en) | 2017-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6217395B2 (en) | Dispersion of carbon nanotube-containing composition and conductive molded body | |
| KR101909362B1 (en) | Method of producing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer in a fluid bed | |
| US9528198B2 (en) | Methods of making nanofiber yarns and threads | |
| DE112016005932T5 (en) | High-pressure container and method for producing a high-pressure container | |
| KR101909363B1 (en) | Method of manufacturing a fibrous material preimpregnated with thermoplastic polymer using an aqueous dispersion of polymer | |
| US11697734B2 (en) | Electrospun collagen-graphene-polymer composite nanofibers for supercapacitors | |
| EP2687626A2 (en) | Graphene fiber and method for manufacturing same | |
| CN108611918B (en) | Carbon nano composite conductive paper and preparation method thereof | |
| KR20140099541A (en) | Carbon fibre for composite materials with enhanced conductivity | |
| JP2011157637A (en) | Papermaking substrate and method for producing fiber-reinforced forming substrate | |
| RU2623401C2 (en) | Method for manufacturing electric conducting thread from ultrathin glass fibers | |
| US11958948B2 (en) | Rotary member and method for manufacturing same | |
| JP2003268674A (en) | Method for producing sized carbon fiber bundle and chopped carbon fiber | |
| Katagiri et al. | Enhancement of mechanical properties of CFRP manufactured by using electro-activated deposition resin molding method with the application of CNF without hydrophobic treatment | |
| Danni et al. | Mechanical properties of electrospun CNF/PVA nanofiber mats as reinforcement in polymer matrix composites | |
| Latko-Durałek et al. | Nonwoven fabrics with carbon nanotubes used as interleaves in CFRP | |
| Kim et al. | Influence of the draw ratio on the mechanical properties and electrical conductivity of nanofilled thermoplastic polyurethane fibers | |
| CN116568733A (en) | Composite material, method for producing composite material, and method for producing reinforcing fiber base material | |
| EP3686331B1 (en) | Fixed carbon fiber bundle and method for producing fixed carbon fiber bundle | |
| Durmuş et al. | Morphology analysis and mechanical properties of MWCNT reinforced nylon-6, 6 nanofiber mats by electrospun method | |
| Liu | Development of Nanocomposites Based Sensors Using Molecular/Polymer/Nano-Additive Routes | |
| EP3645630A1 (en) | Process for preparing suspensions of carbon nanotubes in polymers, suspensions thus obtained, and their use in production of composites | |
| Liang | Enhancement and evaluation of PAN-derived carbon fibres and resulting composites by active screen plasma surface modification | |
| Wu et al. | Electrophoretic deposition of different carbon nanoscale reinforcements on carbon fiber fabrics and mechanical properties of the resulting hybrid multi‐scale epoxy composites | |
| Gao et al. | Nanometer-Sized Carbon Black and Fe3O4 Nanoparticles Incorporated into Polyamide-66 Composite Fibers and Woven into Three-Dimensional Fabrics for Electromagnetic Absorption |