RU2678288C1 - Волокнистый материал объемной структуры из дискретных фрагментированных углеродных волокон, способ его изготовления и устройство для осуществления способа - Google Patents
Волокнистый материал объемной структуры из дискретных фрагментированных углеродных волокон, способ его изготовления и устройство для осуществления способа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678288C1 RU2678288C1 RU2018100932A RU2018100932A RU2678288C1 RU 2678288 C1 RU2678288 C1 RU 2678288C1 RU 2018100932 A RU2018100932 A RU 2018100932A RU 2018100932 A RU2018100932 A RU 2018100932A RU 2678288 C1 RU2678288 C1 RU 2678288C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- fibrous material
- carbon fibers
- discrete
- fragmented
- Prior art date
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 64
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000009960 carding Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 11
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 abstract description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 abstract description 3
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 208000018747 cerebellar ataxia with neuropathy and bilateral vestibular areflexia syndrome Diseases 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 11
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 10
- 238000009408 flooring Methods 0.000 description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
- C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H5/00—Non woven fabrics formed of mixtures of relatively short fibres and yarns or like filamentary material of substantial length
- D04H5/02—Non woven fabrics formed of mixtures of relatively short fibres and yarns or like filamentary material of substantial length strengthened or consolidated by mechanical methods, e.g. needling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
Изобретения относятся к изготовлению объемной структуры волокнистого материала, применяемого в качестве теплоизоляционного материала, а также в качестве армирующего наполнителя при изготовлении изделий из углерод-углеродного композиционного материала. Волокнистый материал объемной структуры содержит слои фрагментированных до размера филаментов дискретных по длине углеродных волокон, скрепленные между собой вертикально расположенными пучками углеродных волокон, получаемых иглопрокалыванием указанных слоев. В соответствии с заявленным способом слой углеродных волокон формируют на основе дискретных по длине и фрагментированных по толщине (вплоть до размеров филаментов) волокон путем расчесывания дискретных волокон - самих по себе или находящихся в составе кусочков ткани - за счет прохождения их в зазоре между вращающимися валками с пильчатой гарнитурой. Фрагментированные волокна подают на перфорированный, вращающийся и находящийся под разрежением барабан для образования из них настила с последующей намоткой последнего в виде холста на приемный вал и иглопробиванием. При необходимости получения толстого слоя из холстов перед иглопробиванием набирают пакет. Способ осуществляют на конвейерной лини, снабженной чесальной машиной для фрагментирования волокон, барабаном для формирования холста, приемным валом и столом для иглопробивания, а также, при необходимости, механизмом пакетирования. Технический результат изобретения – повышение теплоизоляционных свойств волокнистого материала при сохранении достаточно высокой прочности изготавливаемых из него композиционных изделий конструкционного назначения. 3 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретения относятся к изготовлению объемной структуры волокнистого материала, применяемого в качестве теплоизоляционного материала, а также в качестве армирующего наполнителя при изготовлении изделий из углерод-углеродного композиционного материала.
Известен волокнистый материал объемной структуры, содержащий слои дискретных по длине углеродных волокон, скрепленных между собой иглопрокалыванием [патент ПНР 135400, D01Fg/12, 1987].
В соответствии с ним углеродные волокна получают в результате термообработки «белых» полиакрильных (ПАН) волокон, находящихся в образованных ими слоях, взаимоскрепленных иглопробиванием.
Такой наполнитель имеет большой разброс показателя предела прочности по коэффициенту вариации, что вызывает нестабильность свойств композиционного материала на его основе.
УУКМ на его основе можно использовать только в качестве теплоизоляции, а для ответственных деталей конструкционного назначения не представляется возможным.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является волокнистый материал объемной структуры, содержащий слои дискретных по длине углеродных волокон, скрепленных между собой вертикально расположенными пучками углеродных волокон [патент RU 2065846, С04В 35/52, 1996].
В соответствии с ним волокнистый материал объемной структуры из предварительно полученных (в результате термообработки полиакрилонитрильных или вискозных волокон) углеродных волокон, состоит из чередующихся компонентов волокнистой структуры, одним из которых является нетканый из дискретных по длине волокон, а другим - трикотажное полотно из длинномерных волокон.
Такой волокнистый материал обеспечивает возможность использования его как в качестве теплоизоляционного материала, так и в качестве армирующего наполнителя в УУКМ конструкционного назначения.
Недостатком такого волокнистого материала является высокая стоимость, обусловленная наличием в нем трикотажного полотна из длинномерных углеродных волокон и дискретных волокон при изготовлении их резкой длинномерного волокна, а также сравнительно высокая трудоемкость операции выкладки пакета. Еще одним недостатком волокнистого материала применительно к изготовлению из него теплоизоляции являются недостаточно высокие теплоизоляционные свойства из-за сравнительно высокой его плотности.
Задачей изобретения является снижение стоимости изготовления волокнистого материала объемной структуры при сохранении достаточно высокой прочности изготавливаемых из него изделий из УУКМ конструкционного назначения, а также при повышении эффективности теплоизоляции им высокотемпературного оборудования.
Известен способ изготовления волокнистого материала объемной структуры из углеродных волокон, включающий взаимоскрепление волокон в отдельном слое (или в составе пакета из нескольких слоев) иглопробиванием [патент ПНР 135400, 1987].
В соответствии с ним взаимоскрепление углеродных волокон в отдельном слое (или в составе пакета из нескольких слоев) производится в составе слоя или пакета из исходного «белого» полиакрилонитрильного (ПАН) волокна.
При карбонизации, а затем графитации наполнителя из «белого» ПАН сырья происходят большие формоизменения геометрических размеров. Наполнитель, полученный по данному способу, имеет большой разброс показателя предела прочности по коэффициенту вариации, что вызывает нестабильность свойств композиционного материала на его основе.
Углерод-углеродный композиционный материал на его основе можно использовать только в качестве теплоизоляции, а для ответственных деталей конструкционного назначения не представляется возможным.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления волокнистого материала объемной структуры из углеродных волокон, включающий взаимоскрепление волокон в отдельном слое (или в составе пакета из нескольких слоев) иглопробиванием [патент RU 2065846, 1996].
В соответствии с ним взаимоскреплению иглопробиванием подвергают пакет из уже готовых углеродных волокон, состоящий из двух компонентов структуры, а именно: из нетканой структуры на основе дискретных по длине волокон и трикотажного полотна из длинномерных волокон.
Способ позволяет изготавливать волокнистый материал объемной структуры сравнительно высокой прочности, следствием чего является возможность использования его в качестве, как теплоизоляционного материала, так и в качестве армирующего наполнителя в УУКМ конструкционного назначения.
Недостатком способа являются сравнительно большие затраты на его осуществление. Обусловлено это как применением сравнительно дорогих углеродных волокон, так и большой трудоемкостью проводимых операций, т.к. механизация (или автоматизация) их в соответствии с указанным патентом не предусмотрена. Не предусмотрена патентом также операция фрагментирования волокон (разделения волокон на фрагменты по их толщине, вплоть до филаментов), что приводит к снижению теплоизоляционных свойств наполнителя объемной структуры из-за сравнительно высокой его плотности.
Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего снизить стоимость изготовления волокнистого материала объемной структуры и при этом сохранить достаточно высокую прочность изготавливаемых из него изделий конструкционного назначения, а также обеспечить повышение эффективности теплоизоляции высокотемпературного оборудования.
Известны устройства для изготовления волокнистого материала объемной структуры, состоящие из опоры того или иного конструктивного исполнения, например в виде стола, и иглопробивного механизма. Устройства усматриваются из способов изготовления [1. патент Франции №2587992, 1985 г., 2. Патент США №4790052, 1988 г].
В известных устройствах иглопробиванию обычно подвергается волокнистая преформа на основе предшественника углеродных волокон, например, из полиакрилонитрильных (ПАН) волокон (или ПАН-волокон, подвергнутых предварительному окислению), и реже - из углеродных волокон, т.к. последние из-за их ломкости при этом подвергаются большему травмированию, чем исходные ПАН-волокна.
Недостатком указанных устройств является то, что они не обеспечивают возможность получения волокнистого материала объемной структуры из углеродных волокон без снижения его прочности, следствием чего является снижение прочностных характеристик УУКМ изготавливаемых из этого наполнителя. К тому же такие устройства обеспечивают возможность получения волокнистого материала объемной структуры сравнительно высокой плотности (что обусловлено сравнительно плотной структурой применяемого для пробивки текстильного материала), следствием чего являются сравнительно низкие его теплоизолирующие свойства.
Задачей изобретения является разработка устройства, обеспечивающего снижение стоимости изготовления волокнистого материала объемной структуры при сохранении достаточно высокой прочности изготавливаемых из него изделий из УУКМ конструкционного назначения, а также при повышении эффективности теплоизоляции им высокотемпературного оборудования.
Изобретения настолько взаимосвязаны, что образуют единый изобретательский замысел, а именно: для изготовления заявляемого волокнистого материала объемной структуры из углеродных волокон разработаны новые способ его изготовления и устройство для осуществления способа, что свидетельствует о соблюдении единства изобретений. Их применение позволит решить поставленную задачу, а именно: снизить стоимость изготовления волокнистого материала объемной структуры из углеродных волокон и при этом сохранить достаточно высокую прочность изготавливаемых из него изделий из УУКМ конструкционного назначения, а также повысить эффективность теплоизоляции им высокотемпературного оборудования.
Поставленная задача решается также за счет того, что в способе изготовления волокнистого материала объемной структуры, включающем взаимоскрепление углеродных волокон в отдельном слое (или в составе пакета из нескольких слоев) иглопробиванием, в соответствии с заявляемым техническим решением слой углеродных волокон формируют на основе дискретных по длине и фрагментированных по толщине (вплоть до размеров филаментов) волокон путем расчесывания дискретных волокон - самих по себе или находящихся в составе кусочков ткани - за счет прохождения их в зазоре между вращающимися валками с пильчатой гарнитурой с последующей подачей образующихся при этом фрагментированных волокон на перфорированный, вращающийся и находящийся под разряжением барабан для образования из них настила с намоткой последнего в виде холста на приемный вал с последующей подачей его - или набранного из него пакета - на иглопробивание.
Формирование слоя углеродных волокон на основе дискретных (по длине) и фрагментированных по толщине (вплоть до размеров филаментов) волокон в совокупности с признаком «и взаимоскрепление углеродных волокон в отдельном слое (или в составе пакета из нескольких слоев) иглопробиванием» (признак ограничительной части формулы изобретения) обеспечивает возможность изготовления заявляемого волокнистого материала объемной структуры.
Осуществление операции фрагментирования по толщине (вплоть до размеров филаментов) углеродных волокон путем расчесывания дискретных по длине волокон - самих по себе или находящихся в составе кусочков ткани - при прохождении их в зазоре между вращающимися валками с пильчатой гарнитурой позволяет, с одной стороны, использовать для этого отходы углеродных тканей и волокон, с другой стороны, позволяет произвести это механизированно без существенного травмирования фрагментированных волокон.
Последующая подача фрагментированных волокон на перфорированный, вращающийся и находящийся под вакуумом (разряжением) барабан обеспечивает возможность образования из них настила одинаковой по длине толщины. Обусловлено это равномерным первоначальным воздействием вакуума (разряжения) на фрагментированные волокна, которое ослабевает по мере наслоения волокон, и на том участке, где оно существенно ослабевает, прекращается наслоение, а где оно недостаточно ослабело, продолжается наслоение. При этом образуется слой волокнистого материала (холст) такой толщины, что она оказывается достаточной для того, чтобы произвести его (холста) намотку на приемный вал. Следует также отметить, что при осуществлении этой операции фрагментированные волокна не могут травмироваться, так как механическое воздействие на них носит мягкий характер.
Осуществление намотки слоя волокнистого материала (настила из фрагментированных волокон, образовавшегося на перфорированном барабане) на приемный вал позволяет механизировать операцию формирования слоя (холста) из фрагментированных волокон.
Последующая за образованием слоя волокнистого материала (холста) - или набранного из него пакета - подача его на иглопробивание позволяет завершить получение волокнистого материала объемной структуры.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: способность получить волокнистый материал объемной структуры из фрагментированных по толщине дискретных по длине волокон, используя для этого отходы углеродных тканей и волокон, осуществляя это механизированным методом и без существенного травмирования фрагментированных волокон, благодаря чему сохраняется их высокая прочность; к тому же во время операции иглопробивания волокнистому материалу может быть придана как высокая, так и низкая плотность.
Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: разработан способ, позволяющий снизить стоимость изготовления волокнистого материала объемной структуры и при этом сохранить достаточно высокую прочность изготавливаемых из него изделий конструкционного назначения, а также обеспечить повышение эффективности теплоизоляции высокотемпературного оборудования.
Поставленная задача решается также за счет того, что объемной структуры волокнистый материал, содержащий слои дискретных по длине углеродных волокон, скрепленные между собой вертикально расположенными пучками углеродных волокон, получаемых иглопрокалыванием указанных слоев, в соответствии с заявляемым техническим решением он получен заявляемым способом (и поэтому содержит только дискретные волокна, фрагментированные по толщине; причем большинство волокон имеет размеры филаментов). То, что волокнистый материал объемной структуры из углеродных волокон содержит только дискретные по длине волокна, позволяет использовать для его изготовления отходы углеродных тканей и волокон.
То, что большинство дискретных углеродных волокон в заявляемом волокнистом материале объемной структуры фрагментированы по толщине; причем большинство из них имеет размеры филаментов (моноволокон) создает определенные преимущества.
Так, использование его в качестве армирующего наполнителя УУКМ позволяет обеспечить более равномерное заполнение каркаса (преформы) углеродной матрицей благодаря более равномерной пористой структуре каркаса, следствием чего является большая степень реализации в нем прочностных свойств армирующего наполнителя. Кроме того, при иглопробивании пакета из фрагментированных по толщине углеродных волокон (большинство которых имеет размеры филаментов) они в меньшей степени травмируются, чем большего размера волокна, а, значит, сохраняют свою прочность в волокнистом материале объемной структуры; к тому же такой УУКМ более однороден по составу, а значит, подвергается более однородному износу при работе деталей из УУКМ в узлах трения.
Благодаря малому размеру углеродных волокон в волокнистом материале объемной структуры он имеет более низкую плотность и меньшую площадь контактов между ними, следствием чего являются более высокие теплоизолирующие свойства при применении его в качестве теплоизоляционного материала.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: способность использовать при изготовлении волокнистого материала объемной структуры отходы углеродных тканей и волокон, а также способность обеспечить сравнительно высокую степень реализации прочностных свойств армирующего наполнителя в УУКМ и при необходимости придать волокнистому материалу более высокие теплоизолирующие свойства.
Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: снижается стоимость изготовления волокнистого материала объемной структуры при сохранении достаточно высокой прочности изготавливаемых из него изделий из УУКМ конструкционного назначения, а также повышается эффективность теплоизоляции им высокотемпературного оборудования.
Поставленная задача решается также за счет того, что устройство для изготовления волокнистого материала объемной структуры, включающее стол для размещения на нем подвергаемого иглопробиванию волокнистого материала и иглопробивной механизм, в соответствии с заявляемым техническим решением оно дополнительно снабжено чесальной машиной, состоящей из вращающихся валков с 
гарнитурой, формирующего настил из фрагментированных по толщине волокон перфорированного, вращающегося и находящегося под разряжением барабана, и приемного вала; чесальная машина встроена в конвейерную линию со столом и иглопробивным механизмом и приемником готового волокнистого материала объемной структуры, а при необходимости получения его толстым - конвейерная линия дополнительно снабжена механизмом пакетирования, размещенным непосредственно перед столом.
Дополнительное снабжение устройства чесальной машиной, состоящей из вращающихся валков с гарнитурой, обеспечивает возможность разделения дискретных по длине углеродных волокон - самих по себе или находящихся в составе кусочков ткани - на отдельные фрагменты (меньшей толщины, чем исходные волокна); большинство которых приобретают размеры филаментов. Исключение при этом травмирования фрагментированных волокон (несмотря на их сравнительно высокую ломкость) обеспечивается соответствующим подбором гарнитуры, а именно: подбором высоты и частоты расположения зубьев пильчатой гарнитуры на валах.
Дополнительное снабжение устройства перфорированным, вращающимся и находящимся под вакуумом (разряжением) барабаном обеспечивает возможность формирования из фрагментированных по толщине и дискретных по длине углеродных волокон холста (в виде равнотолщинного по всей площади барабана настила) такой толщины, что она оказывается достаточной для сматывания его на приемный вал.
Снабжение устройства приемным валом обеспечивает съем холста с перфорированного барабана, его намотку на вал с возможностью сматывания с него холста при подаче его к месту иглопробивания.
Встраивание чесальной машины в конвейерную линию со столом, иглопробивным механизмом и приемником готового волокнистого материала объемной структуры, а при необходимости получения его толстым - дополнительное снабжение конвейерной линии механизмом пакетирования, размещенным непосредственно перед столом, позволяет полностью механизировать процесс изготовления волокнистого материала объемной структуры, в том числе и большой толщины.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения возникает новое свойство: способность обеспечить получение волокнистого материала объемной структуры из дискретных по длине и фрагментированных по толщине (вплоть до размеров филаментов) углеродных волокон механизированным способом при сохранении их высокой прочности, используя для этого (в качестве исходных) дискретные по длине углеродные волокна - сами по себе или находящиеся в составе кусочков ткани - в том числе отходы углеродных тканей и волокон.
Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: разработано устройство, позволяющее снизить стоимость изготовления волокнистого материала объемной структуры из углеродных волокон и при этом сохранить достаточно высокую прочность изготавливаемых из него изделий из УУКМ конструкционного назначения, а также повысить эффективность теплоизоляции им высокотемпературного оборудования.
Изобретения поясняются фиг. 1
Способ изготовления волокнистого материала объемной структуры заключается во взаимоскреплении углеродных волокон в отдельном слое (или в составе пакета из нескольких слоев) иглопробиванием.
В соответствии с заявляемым способом слой углеродных волокон формируют на основе дискретных по длине и фрагментированных по толщине (вплоть до размеров филаментов) волокон. Формирование указанного слоя начинают с расчесывания дискретных волокон - самих по себе или находящихся в составе кусочков ткани - за счет прохождения их в зазоре между вращающимися валками с 
гарнитурой. Завершают формирование указанного слоя (холста) за счет подачи образующихся при этом фрагментированных волокон на перфорированный, вращающийся и находящийся под разряжением (вакуумом) барабан для образования из них настила и последующей намотки последнего в виде холста на приемный вал. Затем холст с приемного вала - или набранный из него пакет - подают на иглопробивание.
Рассмотренный способ осуществляют с использованием устройства, обеспечивающего механизацию получения волокнистого материала объемной структуры, состоящего из дискретных по длине и фрагментированных по толщине углеродных волокон, скрепленных между собой вертикально расположенными пучками таких же волокон, получаемых при иглопрокалывании холста.
Устройство представляет собой конвейерную линию, включающую чесальную машину 1, стол 2 для размещения на нем подвергаемого иглопробиванию волокнистого материала и иглопробивной механизм 3.
При необходимости получения волокнистого материала большой толщины конвейерная линия дополнительно снабжается механизмом пакетирования, размещенным непосредственно перед столом 2.
Чесальная машина 1 состоит из загрузочного бункера 4, вращающихся валков 5 с гарнитурой 6, формирующего настил (из фрагментированных по толщине волокон) перфорированного, вращающегося и находящегося под разряжением (вакуумом) барабана 7 и приемного вала 8.
Экспериментальным путем доказана возможность изготовления заявляемого волокнистого материала объемной структуры как на основе низкомодульных экс-ГЦ углеродных волокон марки УРАЛ, так и высокомодульных экс-ПАН углеродных волокон марки УКН. Получены опытные образцы заявляемого материала. Его характеристики в сравнении с материалом - прототипом приведены в таблице 1.
Устройство работает следующим образом.
В загрузочный бункер 4 загружают дискретные по длине углеродные волокна (или кусочки углеродной ткани). Включают чесальную машину 1, а в перфорированном барабане 7 создают вакуум (разряжение). Дискретные углеродные волокна из загрузочного бункера 4 попадают в зазор между вращающимися валками 5 с пильчатой гарнитурой 6. Под воздействием механического усилия со стороны валков 5 с пильчатой гарнитурой происходит разделение дискретных по длине углеродных волокон на более мелкие по толщине фрагменты, вплоть до размеров филаментов.
Поскольку углеродные волокна имеют как сравнительно низкий, так и сравнительно высокий модуль упругости, то приходится экспериментальным путем подбирать высоту 
гарнитуры 6 и частоту ее расположения на валках 5.
Фрагментированные (по толщине) углеродные волокна под воздействием разряжения, создаваемого в перфорированном барабане 7, оседают на его перфорированную поверхность, формируя достаточно равномерной толщины настил в виде холста из углеродных волокон. Его толщина вполне достаточна, чтобы произвести намотку холста на приемный вал 8. Затем холст с приемного вала 8 подается на стол 2, где производится его иглопробивание с помощью игл иглопробивного механизма 3. Иглы захватывают часть фрагментированных волокон холста, формируя в вертикальном направлении пучок волокон, благодаря чему обеспечивается скрепление слоев волокон между собой.
Если требуется получить волокнистый материал объемной структуры 
толщины, то холст перед столом 2 (т.е. перед иглопробиванием) пакетируют с помощью механизма пакетирования.
Claims (3)
1. Способ изготовления волокнистого материала объемной структуры, включающий уложение слоев углеродных волокон друг на друга и взаимоскрепление их иглопробиванием, отличающийся тем, что слой углеродных волокон формируют на основе дискретных по длине и фрагментированных по толщине (вплоть до размеров филаментов) волокон путем рсчесывания дискретных волокон - самих по себе или находящихся в составе кусочков ткани - за счет прохождения их в зазоре между вращающимися валками с пильчатой гарнитурой с последующей подачей образующихся при этом фрагментированных волокон на перфорированный, вращающийся и находящийся под разрежением барабан для образования из них настила с намоткой последнего в виде холста на приемный вал с последующей подачей его - или набранного из него пакета - на иглопробивание.
2. Объемной структуры волокнистый материал, содержащий слои дискретных по длине углеродных волокон, скрепленные между собой вертикально расположенными пучками углеродных волокон, получаемых иглопрокалыванием указанных слоев, отличающийся тем, что он получен способом по п. 1.
3. Устройство для осуществления способа изготовления волокнистого материала объемной структуры, включающее стол для размещения на нем подвергаемого иглопробиванию волокнистого материала и иглопробивной механизм, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено чесальной машиной, состоящей из вращающихся валков с пильчатой гарнитурой, формирующего настил из фрагментированных по толщине волокон перфорированного, вращающегося и находящегося под разрежением барабана, и приемного вала; чесальная машина встроена в конвейерную линию со столом и иглопробивным механизмом и приемником готового волокнистого материала объемной структуры, а при необходимости получения его толстым - конвейерная линия дополнительно снабжена механизмом пакетирования, размещенным непосредственно перед столом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100932A RU2678288C1 (ru) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Волокнистый материал объемной структуры из дискретных фрагментированных углеродных волокон, способ его изготовления и устройство для осуществления способа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100932A RU2678288C1 (ru) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Волокнистый материал объемной структуры из дискретных фрагментированных углеродных волокон, способ его изготовления и устройство для осуществления способа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2678288C1 true RU2678288C1 (ru) | 2019-01-24 |
Family
ID=65085118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018100932A RU2678288C1 (ru) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Волокнистый материал объемной структуры из дискретных фрагментированных углеродных волокон, способ его изготовления и устройство для осуществления способа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2678288C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778489C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-08-22 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Элемент тормозного устройства и способ его изготовления |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5654059A (en) * | 1994-08-05 | 1997-08-05 | Amoco Corporation | Fiber-reinforced carbon and graphite articles and method for the production thereof |
| US6001419A (en) * | 1995-04-07 | 1999-12-14 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation | Chemical vapor infiltration method with variable infiltration parameters |
| RU2194057C2 (ru) * | 2001-02-12 | 2002-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Термар" | Способ изготовления фрикционного изделия |
| RU2347009C2 (ru) * | 2003-04-28 | 2009-02-20 | Мессье-Бугатти | Способ контроля или моделирования процесса химической инфильтрации газовой фазой для уплотнения пористых субстратов углеродом |
| RU2658858C2 (ru) * | 2016-08-31 | 2018-06-25 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" (АО "УНИИКМ") | Углерод-углеродный композиционный материал и способ изготовления из него изделий |
-
2018
- 2018-01-10 RU RU2018100932A patent/RU2678288C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5654059A (en) * | 1994-08-05 | 1997-08-05 | Amoco Corporation | Fiber-reinforced carbon and graphite articles and method for the production thereof |
| US6001419A (en) * | 1995-04-07 | 1999-12-14 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation | Chemical vapor infiltration method with variable infiltration parameters |
| RU2194057C2 (ru) * | 2001-02-12 | 2002-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Термар" | Способ изготовления фрикционного изделия |
| RU2347009C2 (ru) * | 2003-04-28 | 2009-02-20 | Мессье-Бугатти | Способ контроля или моделирования процесса химической инфильтрации газовой фазой для уплотнения пористых субстратов углеродом |
| RU2658858C2 (ru) * | 2016-08-31 | 2018-06-25 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" (АО "УНИИКМ") | Углерод-углеродный композиционный материал и способ изготовления из него изделий |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778489C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-08-22 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Элемент тормозного устройства и способ его изготовления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5609707A (en) | Carbon fiber reinforced carbon/carbon composite and method of its manufacture | |
| US2339431A (en) | Fibrous glass product | |
| JP2894828B2 (ja) | 炭素繊維予備成形物およびその製造方法 | |
| US6105223A (en) | Simplified process for making thick fibrous structures | |
| US20090101294A1 (en) | Process for making bamboo fiberfill and articles thereof | |
| EP3234244B1 (en) | Fiberball batting and articles comprising the same | |
| CN1109691A (zh) | 聚四氟乙烯纤维和含有聚四氟乙烯纤维的棉状物及其制造方法 | |
| CN108035068A (zh) | 一种无纺布的制备方法 | |
| CN108277577B (zh) | 一种利用废旧纺织纤维制造隔热弹性非织造材料及其制备方法 | |
| RU2345183C1 (ru) | Способ изготовления нетканого иглопробивного материала | |
| US5392500A (en) | Process for the manufacture of a fibrous preform formed of refractory fibers for producing a composite material article | |
| CN106436018A (zh) | 一种汽车内饰布的制造方法 | |
| RU2678288C1 (ru) | Волокнистый материал объемной структуры из дискретных фрагментированных углеродных волокон, способ его изготовления и устройство для осуществления способа | |
| KR20040060017A (ko) | 니들 펀칭을 이용한 고온 복합재용 프리폼 제조방법 | |
| CA1247347A (en) | Process for the preparation of fiber reinforced flat bodies | |
| US5871830A (en) | Needled encapsulated fibrous product | |
| KR200498146Y1 (ko) | 섬유 웹, 피브릴상 섬유 집합체 또는 부직포를 제조하기 위한 장치 및 방법, 및 그에 의하여 제조된 섬유 웹, 피브릴상 섬유 집합체 또는 부직포 | |
| CN102002816B (zh) | 一种打孔针刺非织造材料及其制造方法 | |
| CN111020875A (zh) | 纤维织物加筋增强土工布的生产工艺 | |
| JP4058465B2 (ja) | 無機短繊維フェルトの製造方法及び装置 | |
| CN210561077U (zh) | 纤维网、纤维丝聚集体或非织物的制造装置 | |
| KR101786555B1 (ko) | 완충재와 완충재가 수용되는 포켓을 형성하는 물결형상 중심재를 포함하는 완충 레이어를 포함하는 부직포의 제조 방법, 이를 이용하여 제작되는 완충재와 완충재가 수용되는 포켓을 형성하는 물결형상 중심재를 포함하는 완충 레이어를 포함하는 부직포, 및 이의 제조장치 | |
| WO2020098015A1 (zh) | 一种机织针织复合结构基耐高温环保滤料及其制备方法 | |
| US3403425A (en) | Method of manufacturing webs | |
| CN220619338U (zh) | 一种碳纤维预氧丝毡生产线 |