RU2683106C1 - Образец для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего и способ его изготовления - Google Patents
Образец для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2683106C1 RU2683106C1 RU2018108972A RU2018108972A RU2683106C1 RU 2683106 C1 RU2683106 C1 RU 2683106C1 RU 2018108972 A RU2018108972 A RU 2018108972A RU 2018108972 A RU2018108972 A RU 2018108972A RU 2683106 C1 RU2683106 C1 RU 2683106C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- threads
- sample
- gluing
- polymer binder
- liner material
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
- B32B5/08—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer the fibres or filaments of a layer being of different substances, e.g. conjugate fibres, mixture of different fibres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
- G01N19/04—Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of coating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области создания полимерных композиционных материалов и композитных силовых конструкций и может быть использовано для определения прочности адгезионной связи разных видов армирующих нитей и полимерных связующих. Предлагается образец для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего, выполненный в виде соединенных нитей, согласно изобретению нити образуют Т-образный элемент, имеющий фиксированную площадь соединения, который заключен в прямоугольную двухслойную пластину из прокладочного материала с продольной прорезью до ее середины, в которой с минимальным зазором размещена нить вместе со склейкой, а участки до прорези другой нити эластичным клеем закреплены между слоями прокладочного материала, при этом толщина пластины из прокладочного материала превышает толщину склейки. В способе изготовления образца для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего, включающем пропитку нитей связующим и их соединение, согласно изобретению намотку нитей проводят под углом 90° на оправку с прокладочным материалом, имеющую положительную кривизну при увеличенном натяжении нитей, или на плоскую оправку с последующим приложением контактного давления, и приклеиванием наружного слоя прокладочного материала. Технический результат - обеспечение простоты, и высокой производительности изготовления образцов, стабильности результатов их испытаний. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области создания полимерных композиционных материалов и композитных силовых конструкций, и может быть использовано для определения прочности адгезионной связи разных видов армирующих нитей и полимерных связующих.
Известны устройства образцов для определения адгезионной связи (адгезии) моноволокон и связующих, а также способы их изготовления, представленные в книге «Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология» под общей редакции академика Берлина А.А., издательство «Профессия» Санкт-Петербург, стр. 168, 2008 год, включающей устройства следующих образцов:
- по методу «pull-out» образец представляет моноволокно, участок которого вертикально закреплен в пленке связующего. Образец изготавливает путем нанесения капли связующего на участок вертикально расположенного моноволокна;
- по методу «трех волокон» образец представляет вертикально расположенное моноволокно между двумя горизонтальными волокнами, место контакта которых скреплено связующим. Образец изготавливают в специальном приспособлении, закрепляющем горизонтальные и вертикальные волокна, для их соединения в зону контакта наносят каплю связующего;
- по методу «microbond» образец представляет моноволокно с нанесенным на него связующим в виде капли, которое выдергивают из капли с использованием ограничителей. Образец изготавливают в специальной форме, обеспечивающей закрепление моноволокна и образования капли связующего.
Недостатками представленных устройств являются необходимость изготовления и испытания большого количества образцов вследствие когезионного разрушения самих моноволокон, а не их выдергивания из связующего, а также неточность определения площади контакта волокон со связующим, дающие высокую погрешность результатов испытания.
Известен образец-аналог определения адгезии волокна к связующему по авторскому свидетельству СССР SU 1280499 A1 G01 опубликованного 30.12.86 г. бюллетень №48, выполненного в виде волокна, охваченного пояском адгезива, и второго волокна, удерживающего адгезив, имеющего форму петли, охватывающей поясок адгезива.
Недостатками данного аналога являются: получение нестабильного качества склейки волокон связующим, обусловленное отсутствием возможности обеспечения на разных образцах одинакового натяжения при образовании петли, а также высокая повреждаемость петлеобразующего волокна, приводящая к его когезионному разрушению.
Наиболее близким по своим признакам, принятым за прототип, является образец для определения прочности адгезионного соединения, представленный в статье «Оценка прочности адгезионной связи волокно-термопластичная матрица метолом петли», Котомин С.В., «Инженерный журнал: наука и инновации» 2015, выпуск 12, URL: http://engjournal.ru/catalog/msm/pmcm/1426.html [по состоянию на 01.02.2018].
Данный образец представляет соединение петлей двух пропитанных связующим нитей с образованием полимерной оболочки, обеспечивающей адгезионный контакт волокно-полимер-волокно.
Способ изготовления данного образца включает пропитку нитей полимерным связующим и их соединение методом петли.
Недостатками данного образца (прототипа) являются: 1 - повреждаемость жестких волокон в нити при образовании петли вокруг нити, условный диаметр которой не превышает 1.0 мм; 2 - нестабильность площади контакта нитей из-за их переменной формы, что особенно проявляется при использовании некрученых нитей; 3 - появление наплывов связующего в зоне петли; 4 - использование термопластичного связующего.
Задачей предназначаемого изобретения является разработка нового устройства (образца) для определения прочности адгезионной связи и способа его изготовления, которые позволяют получить не только качественную оценку прочности, но и ее количественное значение за счет обеспечения в образце фиксированной, и легко замеряемой площади контакта из разных видов высокомодульных углеродных, арамидных, и стеклянных нитей, и полимерных связующих, при этом обеспечивается простота, и высокая производительность изготовления образцов, стабильность результатов их испытаний.
Изготовление образцов осуществляется методом «мокрой» намотки с использованием серийно выпускаемых нитей из высокомодульных углеродных, арамидных, стеклянных и др. волокон.
Сущность изобретения заключатся в том, что входящие в устройство образца нити образуют Т-образный элемент, имеющий фиксированную площадь соединения, который заключен в прямоугольную двухслойную пластину из прокладочного материала с продольной прорезью до ее середины, в которой с минимальным зазором размещена нить вместе со склейкой, а участки до склейки другой нити эластичным клеем закреплены между слоями прокладочного материала, при этом толщина пластины из прокладочного материала превышает толщину склейки.
Изготовление образца из пропитанных нитей проводят намоткой нитей на оправку с прокладочным материалом под углом 90° с последующим приклеиванием наружного слоя прокладочного материала, при этом:
- намотку нитей проводят на оправку с положительной кривизной при увеличенном натяжении нитей, или на плоскую оправку с последующим приложением контактного давления;
- одну или две нити подкручивают с числом кручений до 5,0 круток на сантиметр;
- между нитями в месте их соединения дополнительного закладывают клеевую прослойку.
Представленная совокупность признаков на образец и способ его изготовления является достаточной и необходимой для реализации представленного технического решения, распространяющегося на разные виды армирующих нитей из углеродных, арамидных, стеклянных, и др. волокон, и полимерных связующих, используемых для производства КМ.
В представленном на фиг. 1 образце соединенные друг с другом под углом 90° нити 1 заключены в пластину 3 с прорезью, при этом одна нить вместе со склейкой 2 размещена в прорези пластины с минимальным зазором 4 от краев прорези, участки другой нити эластичным клеем закреплены между слоями прокладочного материала, толщина которых превышает толщину склейки 2.
Представленное устройство образца позволяет определять прочность адгезионной связи на разрывной машине со скоростью перемещения зажима 5 мм/мин. Размещение нитей в двухслойной пластине из прокладочного материала (картон, прорезиненная ткань и др.) с прослойкой из эластичного клея, обеспечивает надежное закрепление образца без передавливание нити зажимным усилием, и, главное, стабильный характер разрушения образца от сдвига по месту склейки.
Площадь склейки определяется шириной соединяемых нитей, и отнесенная к предельной нагрузке разрушения, дает значение прочности адгезионной связи.
Как правило, среднее значение прочности определяют на нескольких образцах, количество которых зависит от разброса значении полученных результатов при испытании. Поэтому, при необходимости, способ изготовления образца может быть распространен на одновременное изготовление серии образцов. В качестве полимерного связующего в образцах используют термореактивные эпоксидные и термопластичные связующие.
В качестве примера способа изготовления образца для определения адгезионной связи пропитанные углеродные нити линейной плотности 380 текс эпоксидным связующим под углом 90° наматывают на оправку с прокладочным материалом и приклеивают наружный слой прокладочного материала.
Намотку нитей проводят на оправку с радиусом кривизны 750 мм при натяжении нитей 5% от разрывной нагрузки нитей.
Намотку нитей проводят на плоскую оправку с последующим приложением контактного давления 0,6 атм.
Перед намоткой углеродные нити подкручивают с числом кручений 3,0 крутки на 1 см.
В процессе намотки между нитями в месте их соединения закладывают клеевую прослойку (пленочный клей).
Эффективность данного способа заключается в том, что изготовление образца осуществляется по широко распространенной технологии методом намотки на оправку с использованием разных видов армирующих нитей и полимерных связующих.
Контактное давление для соединения нитей на оправке с положительной кривизной задается за счет натяжения, при использовании плоской оправки - путем подпрессовки. Для обеспечения стабильной площади склейки и увеличения их прочности, и жесткости - нити подкручивают.
Введение между нитями клеевой прослойки позволяет определить прочность ее адгезионной связи.
Таким образом разработанное устройство - образец для определения прочности адгезионной связи и способ его изготовления позволяет проводить исследования взаимодействия с полимерными связующими армирующих нитей из высокомодульных углеродных, синтетических, стеклянных, базальтовых, кремнеземных и др. волокон, оценку влияния их поверхностной обработки, типа аппретов и замасливателей, а также осуществлять входной контроль поступающей серийной продукции.
Claims (4)
1. Образец для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего, выполненный в виде соединенных нитей, отличающийся тем, что нити образуют Т-образный элемент, имеющий фиксированную площадь соединения, который заключен в прямоугольную двухслойную пластину из прокладочного материала с продольной прорезью до ее середины, в которой с минимальным зазором размещена нить вместе со склейкой, а участки до прорези другой нити эластичным клеем закреплены между слоями прокладочного материала, при этом толщина пластины из прокладочного материала превышает толщину склейки.
2. Способ изготовления образца для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего, включающий пропитку нитей связующим и их соединение, отличающийся тем, что намотку нитей проводят под углом 90° на оправку с прокладочным материалом, имеющую положительную кривизну при увеличенном натяжении нитей, или на плоскую оправку с последующим приложением контактного давления и приклеиванием наружного слоя прокладочного материала.
3. Способ изготовления образца для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего по п. 2, отличающийся тем, что одну или две нити подкручивают с числом кручений до 5 круток на 1 см.
4. Способ изготовления образца для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего по пп. 2, 3, отличающийся тем, что между нитями в месте их соединения закладывают клеевую прослойку.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108972A RU2683106C1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Образец для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего и способ его изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108972A RU2683106C1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Образец для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего и способ его изготовления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2683106C1 true RU2683106C1 (ru) | 2019-03-26 |
Family
ID=65858799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018108972A RU2683106C1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Образец для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего и способ его изготовления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2683106C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110160846A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-23 | 中国科学院力学研究所 | 一种3d打印pla丝强力测试的端头加固方法及装置 |
| RU2750491C1 (ru) * | 2020-12-25 | 2021-06-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Способ создания тестовых образцов для проведения исследований прочности в системе моноволокно - полимерная матрица (Drop - Sting test) и устройство для создания тестовых образцов |
| RU2790415C1 (ru) * | 2021-12-21 | 2023-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана"(национальный исследовательский университет) (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ оценки степени самовосстановления клеевых соединений |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1388771A1 (ru) * | 1986-05-30 | 1988-04-15 | Предприятие П/Я А-7840 | Образец дл определени адгезии углеродного волокна к полимерному материалу |
| EP0359140A2 (de) * | 1988-09-14 | 1990-03-21 | Josef Freundl | Haftzugprüfgerät |
-
2018
- 2018-03-12 RU RU2018108972A patent/RU2683106C1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1388771A1 (ru) * | 1986-05-30 | 1988-04-15 | Предприятие П/Я А-7840 | Образец дл определени адгезии углеродного волокна к полимерному материалу |
| EP0359140A2 (de) * | 1988-09-14 | 1990-03-21 | Josef Freundl | Haftzugprüfgerät |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Корнеева Н.В., Горбаткина Ю.А., Иванова-Мумжиева В.Г., Неделькин В.И., Болотина Л.М. Адгезия термопластичных матриц с различной молекулярной массой к волокнам. Механика композитных материалов, 2002, т. 38, 4, с. 433-444. Кудинов В.В., Крылов И.К., Абдуллин И.Ш., Корнеева Н.В., Мамонов В.И., Геров М.В. Исследование методом full pull-out взаимного влияния и свойств волокон на прочность их соединения с полимерной матрицей композиционного материала. Физика и химия обработки материалов, 2010, 6, с. 77-80. Писанова Е.В., Жандаров С.Ф., Довгяло В.А. Адгезионная прочность в системах термопластичный полимер - тонкое волокно. Зависимость измеряемого значения от метода испытания. Механика композитных материалов, 1993, т. 29, 2, с. 232-239. * |
| Кудинов В.В., Крылов И.К., Абдуллин И.Ш., Корнеева Н.В., Мамонов В.И., Геров М.В. Исследование методом full pull-out взаимного влияния и свойств волокон на прочность их соединения с полимерной матрицей композиционного материала. Физика и химия обработки материалов, 2010, 6, с. 77-80. * |
| Писанова Е.В., Жандаров С.Ф., Довгяло В.А. Адгезионная прочность в системах термопластичный полимер - тонкое волокно. Зависимость измеряемого значения от метода испытания. Механика композитных материалов, 1993, т. 29, 2, с. 232-239. * |
| С.В. Котомин, Оценка прочности адгезионной связи волокно — термопластичная матрица методом петли, 2015, ИНЖЕНЕРНЫЙ ЖУРНАЛ: НАУКА И ИННОВАЦИИ 12(48), Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет). * |
| С.В. Котомин, Оценка прочности адгезионной связи волокно — термопластичная матрица методом петли, 2015, ИНЖЕНЕРНЫЙ ЖУРНАЛ: НАУКА И ИННОВАЦИИ 12(48), Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет). Корнеева Н.В., Горбаткина Ю.А., Иванова-Мумжиева В.Г., Неделькин В.И., Болотина Л.М. Адгезия термопластичных матриц с различной молекулярной массой к волокнам. Механика композитных материалов, 2002, т. 38, 4, с. 433-444. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110160846A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-23 | 中国科学院力学研究所 | 一种3d打印pla丝强力测试的端头加固方法及装置 |
| CN110160846B (zh) * | 2019-05-17 | 2020-07-14 | 中国科学院力学研究所 | 一种3d打印pla丝强力测试的端头加固方法及装置 |
| RU2750491C1 (ru) * | 2020-12-25 | 2021-06-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Способ создания тестовых образцов для проведения исследований прочности в системе моноволокно - полимерная матрица (Drop - Sting test) и устройство для создания тестовых образцов |
| RU2790415C1 (ru) * | 2021-12-21 | 2023-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана"(национальный исследовательский университет) (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ оценки степени самовосстановления клеевых соединений |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5456781A (en) | Method of manufacturing glue-laminated wood structural member with synthetic fiber reinforcement | |
| RU2683106C1 (ru) | Образец для определения прочности адгезионной связи армирующих нитей и полимерного связующего и способ его изготовления | |
| US5910352A (en) | Wood structural member having plural multiple-fiber reinforcements | |
| KR100306693B1 (ko) | 나무부재용정렬된섬유보강패널 | |
| US5498460A (en) | Surface treated synthetic reinforcement for structural wood members | |
| US6524980B1 (en) | Roofing membranes using composite reinforcement constructions | |
| JP2018501121A (ja) | テープ状ドライ繊維強化材 | |
| US5747151A (en) | Glue-laminated wood structural member with sacrificial edges | |
| JP6128597B2 (ja) | コンクリート構造物の補強構造及び補強工法 | |
| US2429235A (en) | Stiff structural sheet | |
| JP5801129B2 (ja) | 木製部材の接合方法 | |
| JP5801130B2 (ja) | 木製部材補強用の高強力繊維線材およびそれを用いた木製部材の接合構造 | |
| JP7043290B2 (ja) | Ｃｆｒｐシート、ｆｒｐ－金属複合体及びその製造方法 | |
| RU2008101255A (ru) | Фиксирующая нить для сшивания армирующих волокон | |
| BR0306722B1 (pt) | Estrutura fibrosa, processos para produção contínua e/ou descontínua de uma estrutura fibrosa, e, material compósito feito a partir da mesma | |
| JPH0331832B2 (ru) | ||
| JP2004347869A (ja) | 光ファイバケーブル | |
| RU120676U1 (ru) | Стержень из композиционного волокнистого материала с периодическим тангенциально дискретным профилем боковой поверхности | |
| PL209777B1 (pl) | Element izolacyjny stanowiący płat z włókna mineralnego oraz jego zastosowanie | |
| JP6108511B1 (ja) | 補強用シートおよび補強用シートを用いた補強方法 | |
| RU173438U1 (ru) | Термоклеевая нить | |
| RU2648886C2 (ru) | Композитный материал-2 и способ его изготовления | |
| RU2274715C1 (ru) | Способ изготовления стержня переменного сечения из композиционного материала и установка для его осуществления | |
| RU70561U1 (ru) | Труба композиционная (варианты) | |
| JP2001030393A (ja) | 一方向性強化繊維シート |