RU2722540C2 - Method of drying prepreg and device for its implementation (versions) - Google Patents
Method of drying prepreg and device for its implementation (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722540C2 RU2722540C2 RU2017134245A RU2017134245A RU2722540C2 RU 2722540 C2 RU2722540 C2 RU 2722540C2 RU 2017134245 A RU2017134245 A RU 2017134245A RU 2017134245 A RU2017134245 A RU 2017134245A RU 2722540 C2 RU2722540 C2 RU 2722540C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drying
- prepreg
- drum
- closed
- chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
- B29B13/06—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by drying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
- B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике непрерывной сушки длинномерных термочувствительных полуфабрикатов на основе пористых или волокнистых наполнителей, пропитанных растворами термически чувствительных и/или пожаро- и взрывоопасных веществ и их смесей, особенно в органических растворителях, способных в процессе сушки образовывать взрывоопасные смеси с воздухом, в частности, препрегов на основе термореактивных связующих.The invention relates to a continuous drying technique for long thermosensitive semi-finished products based on porous or fibrous fillers impregnated with solutions of thermally sensitive and / or fire and explosive substances and their mixtures, especially in organic solvents capable of forming explosive mixtures with air during drying, in particular prepregs based on thermoset binders.
Известен способ изготовления препрега (см. патент РФ №2321606, кл. МПК C08J 5/24, В32В 27/04, В32В 27/38, В32В 27/42, B01J 19/10, опубл. 10.04.2008 г.), включающий первую пропитку наполнителя, а затем сушку инфракрасным излучением при прохождении наполнителя со скоростью 0,45-1,5 м/мин при температуре, не превышающей температуру кипения растворителя полимерного связующего.A known method of manufacturing a prepreg (see RF patent No. 23211606, class IPC C08J 5/24, B32B 27/04, B32B 27/38, B32B 27/42, B01J 19/10, publ. 10.04.2008), including the first impregnation of the filler, and then drying with infrared radiation while passing the filler at a speed of 0.45-1.5 m / min at a temperature not exceeding the boiling point of the polymer binder solvent.
При сушке препрега инфракрасным (ИК) излучением низкая температура излучения с неизбежностью означает низкую удельную мощность сушилки и, следовательно, низкую производительность. При увеличении удельной мощности ИК-сушилки, из-за отсутствия термостабилизации и относительно малой собственной тепловой инерции сухого материала, возникает опасность локального перегрева препрега, что приведет к его необратимой порче. Принципиальная невозможность достичь высоких скоростей сушки при низких температурах (т.е. без риска перегрева) является фундаментальным свойством данного метода, следующим из закона излучения абсолютно черного тела.When drying the prepreg with infrared (IR) radiation, a low radiation temperature inevitably means a low specific power of the dryer and, therefore, low productivity. With an increase in the specific power of the IR dryer, due to the lack of thermal stabilization and the relatively low intrinsic thermal inertia of the dry material, there is a danger of local overheating of the prepreg, which will lead to its irreversible damage. The fundamental impossibility of achieving high drying rates at low temperatures (i.e., without the risk of overheating) is a fundamental property of this method, resulting from the law of radiation of a completely black body.
Таким образом, аналог хоть и постулирует низкотемпературное поле ИК, в котором температура не превышает температуру кипения растворителей, буквальное следование этому принципу приводит к тому, что, например, максимально возможный теплоподвод в такой установке составит примерно 2-2,5 кВт/м2 при «температуре ИК-излучения» 110°С (температура кипения толуола), что примерно на порядок ниже необходимых из требований производительности значений. Повышение удельной мощности ИК излучения возможно только в случае повышения температуры излучателей и излучательной поверхности, что, в свою очередь, с неизбежностью приводит к риску перегрева препрега выше температуры кипения растворителей после удаления растворителей.Thus, although the analogue postulates a low-temperature IR field, in which the temperature does not exceed the boiling point of the solvents, a literal adherence to this principle leads to the fact that, for example, the maximum possible heat input in such an installation will be about 2-2.5 kW / m 2 at “Infrared radiation temperature” 110 ° С (toluene boiling point), which is approximately an order of magnitude lower than the required values from performance requirements. An increase in the specific power of IR radiation is possible only if the temperature of the emitters and the emitting surface increases, which, in turn, inevitably leads to the risk of overheating of the prepreg above the boiling point of the solvents after removal of the solvents.
Также нагрев препрега лишь до температуры кипения растворителя недостаточен с точки зрения максимального снижения остаточного содержания летучих веществ.Also, heating the prepreg only to the boiling point of the solvent is insufficient from the point of view of minimizing the residual content of volatile substances.
Наиболее близким по существу и достигаемому техническому результату является известный способ и устройство для непрерывной сушки пленки на поверхности алюминиевой подложки (см. патент JP H0663487 A, кл. В05С 9/14, B05D 3/02, B41F/23/04, F26B 13/08, F26B 13/12, опубл. 08.03.1994 г.). Способ включает в себя нанесение покрытия на алюминиевую основу, предварительную подсушку сжатым воздухом, контактную сушку на поверхности нагретого барабана с изменением площади контакта алюминиевой ленты с поверхностью нагретого барабана и контроль температуры ленты на выходе из зоны сушки. Устройство непрерывной сушки снабжено механизмом регулировки угла обхвата поверхности нагретого барабана алюминиевой лентой для поддержания необходимой постоянной температуры алюминиевой ленты, которую контролирует бесконтактный датчик.The closest to the essence and the achieved technical result is a known method and device for continuous drying of the film on the surface of an aluminum substrate (see patent JP H0663487 A,
Несмотря на близость к заявляемому способу и устройству, известное устройство содержит ряд органических недостатков.Despite the proximity to the claimed method and device, the known device contains a number of organic disadvantages.
1. Способ не предполагает (и оказывается технически неосуществимым вследствие избранной авторами схемы) контроль температуры алюминиевой ленты в непосредственной близости от точки отрыва высушиваемой ленты от барабана (т.е. в контакте с поверхностью барабана), что имеет принципиальное значение, т.к. после отрыва от поверхности барабана и прекращения подвода теплоты лента быстро охлаждается до температуры окружающей среды или даже ниже (если имеется значительное количество остаточного растворителя или происходит контакт с охлажденными поверхностями). Особенно критично это проявляется для перегретого в процессе сушки материала: тонкий материал с небольшой теплоемкостью быстро выравнивает свою температуру с окружающей средой и, таким образом, факт перегрева материала оказывается скрыт от системы контроля.1. The method does not imply (and is technically unfeasible due to the scheme chosen by the authors) temperature control of the aluminum tape in the immediate vicinity of the separation point of the dried tape from the drum (ie in contact with the surface of the drum), which is of fundamental importance since after separation from the surface of the drum and the termination of heat supply, the tape is rapidly cooled to ambient temperature or even lower (if there is a significant amount of residual solvent or contact with cooled surfaces occurs). This is especially critical for material overheated during the drying process: a thin material with a small heat capacity quickly equalizes its temperature with the environment and, thus, the fact of overheating of the material is hidden from the control system.
2. Двухстороннее нанесение полимерного связующего на наполнитель в процессе сушки приводит к налипанию полимерного связующего к поверхности нагретого барабана.2. Bilateral application of the polymer binder to the filler during the drying process leads to the adhesion of the polymer binder to the surface of the heated drum.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных изобретений, относится то, что известные устройства имеют низкую удельную мощность, громоздки, дороги, сложны в эксплуатации (получение корректных воспроизводимых режимов на них затруднительно) и не позволяют достичь низких остаточных концентраций летучих веществ в высушиваемом материале без риска термической деградации последнего.The reasons that impede the achievement of the following technical result when using known inventions include the fact that the known devices have low specific power, are bulky, expensive, difficult to operate (obtaining correct reproducible modes on them is difficult) and do not allow to achieve low residual concentrations of volatile substances in the dried material without the risk of thermal degradation of the latter.
Сущность предлагаемого способа сушки препрега заключается в том, что температуру препрега поддерживают не выше температуры желатинизации полимерного связующего. Контроль температуры сушильного барабана осуществляют непосредственно внутри сушильного барабана и/или путем измерения температуры подаваемого теплоносителя. Производят сжигание выделяющихся паров летучих органических соединений непосредственно на поверхности препрега, причем область горения поддерживают исключительно над областью контакта препрега с сушильным барабаном. Удаление выделяемых паров осуществляют вентиляцией противотоком по отношению к движению высушенного препрега. Сушку препрега осуществляют в контролируемой среде инертных газов и/или паров растворителей, или при пониженном давлении или в вакууме. В процессе сушки проводят дополнительную термообработку на том же или последующем сушильном барабане. Удаление выделяемых паров осуществляют вентиляцией противотоком по отношению к набору сушильных камер. В процессе сушки осуществляют каландрование препрега сушильными барабанами или сушильным барабаном и дополнительным каландрующим валом. Изменение угла обхвата препрегом поверхности сушильных барабанов осуществляют путем взаимного перемещения сушильных барабанов относительно друг друга или перемещением направляющего барабана. Изменение угла контакта препрега с поверхностью барабана осуществляют путем смещения как минимум одного направляющего элемента вдоль поверхности сушильного барабана. Подаваемый в сушильную камеру воздух предварительно нагревают. Вентиляционный воздух дополнительно турбулизируют и/или перемешивают в сушильной камере.The essence of the proposed method of drying the prepreg is that the temperature of the prepreg is maintained not higher than the gelatinization temperature of the polymer binder. The temperature control of the dryer drum is carried out directly inside the dryer drum and / or by measuring the temperature of the supplied coolant. The vapors of volatile organic compounds released are burned directly on the surface of the prepreg, and the combustion area is supported solely above the contact area of the prepreg with the dryer drum. The removal of vapors is carried out by countercurrent ventilation with respect to the movement of the dried prepreg. The prepreg is dried in a controlled atmosphere of inert gases and / or solvent vapors, either under reduced pressure or in vacuum. In the drying process, additional heat treatment is carried out on the same or subsequent drying drum. The removal of vapors is carried out by countercurrent ventilation with respect to the set of drying chambers. In the drying process, prepreg calendaring is carried out with drying drums or a drying drum and an additional calendaring shaft. The change in the angle of girth of the prepreg surface of the drying drums is carried out by mutual movement of the drying drums relative to each other or by moving the guide drum. Changing the contact angle of the prepreg with the surface of the drum is carried out by displacing at least one guide element along the surface of the drying drum. The air supplied to the drying chamber is preheated. Ventilation air is additionally turbulized and / or mixed in a drying chamber.
Сущность предлагаемых устройств заключается в том, узел барабанной сушки выполнен в виде закрытой сушильной камеры с расположенным в ней как минимум одним сушильным барабаном, а датчики температуры установлены внутри барабана, и/или на выходе препрега с поверхности вращающегося сушильного барабана, и/или по наружной поверхности сушильного барабана. В закрытой сушильной камере над поверхностью барабана установлен инфракрасный излучатель, подключенный к контроллеру и датчику температуры, установленному на выходе препрега с поверхности сушильного барабана. В закрытой сушильной камере над поверхностью нагреваемого теплоносителем сушильного барабана установлен инфракрасный излучатель, подключенный к контроллеру и датчику температуры, установленному на выходе препрега с поверхности сушильного барабана. В закрытой сушильной камере над поверхностью сушильного барабана установлена газовая горелка, подключенная к контроллеру и датчику температуры, установленному на выходе препрега с поверхности сушильного барабана. Закрытая сушильная камера выполнена круглой формы над поверхностью сушильного барабана, а подачу атмосферного воздуха в закрытую сушильную камеру осуществляют со стороны выхода препрега с поверхности сушильного барабана, а движение атмосферного воздуха организовано вдоль поверхности препрега.The essence of the proposed devices is that the drum drying unit is made in the form of a closed drying chamber with at least one drying drum located in it, and temperature sensors are installed inside the drum and / or at the exit of the prepreg from the surface of the rotating drying drum, and / or along the outer the surface of the dryer drum. In a closed drying chamber, an infrared emitter is installed above the drum surface and is connected to a controller and a temperature sensor installed at the output of the prepreg from the surface of the drying drum. In an enclosed drying chamber, an infrared emitter is installed above the surface of the drying drum heated by the coolant and is connected to a controller and a temperature sensor installed at the exit of the prepreg from the surface of the drying drum. In a closed drying chamber, a gas burner is installed above the surface of the drying drum, connected to a controller and a temperature sensor installed at the exit of the prepreg from the surface of the drying drum. The closed drying chamber is made round in shape above the surface of the drying drum, and atmospheric air is supplied to the closed drying chamber from the exit side of the prepreg from the surface of the drying drum, and the movement of atmospheric air is organized along the surface of the prepreg.
В закрытой сушильной камере располагают как минимум два сушильных барабана, перемещающихся друг относительно друга таким образом, что угол обхвата сушильных барабанов препрегом изменяется. В закрытой сушильной камере располагают как минимум два сушильных барабана и один направляющий барабан перемещающийся между сушильными барабанами таким образом, что угол обхвата между препрегом и сушильными барабанами изменяется. Закрытая сушильная камера с сушильным барабаном оснащена двумя направляющими элементами, расположенными на поверхности барабана, причем направляющие элементы продвигают вдоль поверхности барабана и устанавливают требуемый угол обхвата сушильного барабана с препрегом, а температуру измеряют на выходе препрега с поверхности сушильного барабана. Закрытая сушильная камера выполнена герметичной и оснащена уплотняющими устройствами на входе и выходе препрега из закрытой сушильной камеры, причем подача инертных газов в камеру осуществляют через патрубок, расположенный в верхней части закрытой сушильной камеры, а удаление газов - через патрубок в нижней части закрытой сушильной камеры. Закрытая сушильная камера оснащена вакуумным насосом и имеет уплотнения на входе и выходе препрега.At least two drying drums are arranged in a closed drying chamber, moving relative to each other in such a way that the angle of rotation of the drying drums with the prepreg changes. At least two dryer drums and one guide drum are moved between the dryer drums in a closed drying chamber so that the angle of contact between the prepreg and the dryer drums changes. A closed drying chamber with a drying drum is equipped with two guide elements located on the surface of the drum, the guide elements being advanced along the surface of the drum and setting the desired angle of the drying drum with a prepreg, and the temperature is measured at the exit of the prepreg from the surface of the dryer drum. The closed drying chamber is sealed and equipped with sealing devices at the inlet and outlet of the prepreg from the closed drying chamber, the inert gases being supplied to the chamber through a pipe located in the upper part of the closed drying chamber, and the gases are removed through the pipe in the lower part of the closed drying chamber. The closed drying chamber is equipped with a vacuum pump and has seals at the inlet and outlet of the prepreg.
Закрытая сушильная камера имеет как минимум два отделения изолированных друг от друга перегородкой в которых располагают дополнительные сушильные барабаны, причем закрытая сушильная камера и отделения оснащены как минимум одной системой удаления выделенных паров. Закрытая сушильная камера имеет как минимум одно дополнительное отделение в котором располагают дополнительные сушильные барабаны, причем последняя камера оснащена патрубком подачи атмосферного воздуха, а первая камера - системой удаления выделенных паров и движение парогазовой среды организовано по принципу противотока. В закрытой сушильной камере располагают два сушильных барабана, причем верхний сушильный барабан передвигают в вертикальном направлении для установки требуемого зазора для каландрования препрега. Закрытая сушильная камера оснащена устройством нагрева подаваемого воздуха и системой перемешивания воздушно-газовой среды активного или пассивного действия.The closed drying chamber has at least two compartments isolated from each other by a partition in which additional drying drums are located, and the closed drying chamber and compartments are equipped with at least one system for removing the emitted vapors. A closed drying chamber has at least one additional compartment in which additional drying drums are located, with the last chamber equipped with a pipe for supplying atmospheric air, and the first chamber with a system for removing the emitted vapors and the movement of the vapor-gas medium is organized according to the counterflow principle. Two drying drums are arranged in a closed drying chamber, and the upper drying drum is moved in the vertical direction to set the required clearance for calendaring the prepreg. The closed drying chamber is equipped with a heating device for the supplied air and an active-passive air-gas mixing system.
Использование предлагаемого изобретения обеспечивает следующий технический результат: упрощение конструкции, интенсификация процесса сушки, улучшение качества продукта, снижение энергопотребления, снижение массы и стоимости оборудования, расширение области применения.The use of the invention provides the following technical result: simplification of the design, intensification of the drying process, improving the quality of the product, reducing energy consumption, reducing the mass and cost of equipment, expanding the scope.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что сушку препрега в сушильной камере с удалением выделяемых паров, нагрев препрега инфракрасным или другим излучением и/или прямым теплопереносом при соприкосновении с нагретой поверхностью как минимум одного сушильного барабана, контроль температуры препрега и/или сушильного барабана, регулировку подводимой к препрегу тепловой мощности.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by drying the prepreg in a drying chamber to remove the emitted vapors, heating the prepreg with infrared or other radiation and / or direct heat transfer in contact with the heated surface of at least one drying drum, controlling the temperature of the prepreg and / or drying drum , adjustment of heat input to prepreg.
Кроме того, температуру препрега поддерживают не выше температуры желатинизации полимерного связующего. Контроль температуры сушильного барабана осуществляют непосредственно внутри сушильного барабана и/или путем измерения температуры подаваемого теплоносителя. Производят сжигания выделяющихся паров летучих органических соединений непосредственно на поверхности препрега, причем область горения поддерживают исключительно над областью контакта препрега с сушильным барабаном. Удаление выделяемых паров осуществляют вентиляцией противотоком по отношению к движению высушенного препрега. Сушку препрега осуществляют в контролируемой среде инертных газов и/или паров растворителей, или при пониженном давлении или в вакууме. В процессе сушки проводят дополнительную термообработку на том же или последующем сушильном барабане. Удаление выделяемых паров осуществляют вентиляцией противотоком по отношению к набору сушильных камер. В процессе сушки осуществляют каландрование препрега сушильными барабанами или сушильным барабаном и дополнительным каландрующим валом. Изменение угла обхвата препрегом поверхности сушильных барабанов осуществляют путем взаимного перемещения сушильных барабанов относительно друг друга или перемещением направляющего барабана. Изменение угла контакта препрега с поверхностью барабана осуществляют путем смещения как минимум одного направляющего элемента вдоль поверхности сушильного барабана. Подаваемый в сушильную камеру воздух предварительно нагревают. Вентиляционный воздух дополнительно турбулизируют и/или перемешивают в сушильной камере.In addition, the temperature of the prepreg is maintained not higher than the gelatinization temperature of the polymer binder. The temperature control of the dryer drum is carried out directly inside the dryer drum and / or by measuring the temperature of the supplied coolant. The vapors of volatile organic compounds released are burned directly on the surface of the prepreg, and the combustion area is supported solely above the contact area of the prepreg with the dryer drum. The removal of vapors is carried out by countercurrent ventilation with respect to the movement of the dried prepreg. The prepreg is dried in a controlled atmosphere of inert gases and / or solvent vapors, either under reduced pressure or in vacuum. In the drying process, additional heat treatment is carried out on the same or subsequent drying drum. The removal of vapors is carried out by countercurrent ventilation with respect to the set of drying chambers. In the drying process, prepreg calendaring is carried out with drying drums or a drying drum and an additional calendaring shaft. The change in the angle of girth of the prepreg surface of the drying drums is carried out by mutual movement of the drying drums relative to each other or by moving the guide drum. Changing the contact angle of the prepreg with the surface of the drum is carried out by displacing at least one guide element along the surface of the drying drum. The air supplied to the drying chamber is preheated. Ventilation air is additionally turbulized and / or mixed in a drying chamber.
Устройство для сушки препрега содержит как минимум один узел барабанной сушки, подключенный к системе обогрева и оснащенный системой удаления выделенных паров растворителя, контроллер как минимум с одним датчиком температуры, систему регулировки подводимой к препрегу тепловой мощности.The device for drying the prepreg contains at least one drum drying unit connected to the heating system and equipped with a system for removing the separated solvent vapor, a controller with at least one temperature sensor, and a control system for the thermal power supplied to the prepreg.
Кроме того, узел барабанной сушки выполнен в виде закрытой сушильной камеры с расположенным в ней как минимум одним сушильным барабаном, а датчики температуры установлены внутри барабана, и/или на выходе препрега с поверхности вращающегося сушильного барабана, и/или по наружной поверхности сушильного барабана. В закрытой сушильной камере над поверхностью барабана установлен инфракрасный излучатель, подключенный к контроллеру и датчику температуры, установленному на выходе препрега с поверхности сушильного барабана. В закрытой сушильной камере над поверхностью нагреваемого теплоносителем сушильного барабана установлен инфракрасный излучатель, подключенный к контроллеру и датчику температуры, установленному на выходе препрега с поверхности сушильного барабана. В закрытой сушильной камере над поверхностью сушильного барабана установлена газовая горелка, подключенная к контроллеру и датчику температуры, установленному на выходе препрега с поверхности сушильного барабана. Закрытая сушильная камера выполнена круглой формы над поверхностью сушильного барабана, а подачу атмосферного воздуха в закрытую сушильную камеру осуществляют со стороны выхода препрега с поверхности сушильного барабана, а движение атмосферного воздуха организовано вдоль поверхности препрега.In addition, the drum drying unit is made in the form of a closed drying chamber with at least one drying drum located in it, and temperature sensors are installed inside the drum, and / or at the exit of the prepreg from the surface of the rotating drying drum, and / or along the outer surface of the drying drum. In a closed drying chamber, an infrared emitter is installed above the drum surface and is connected to a controller and a temperature sensor installed at the output of the prepreg from the surface of the drying drum. In an enclosed drying chamber, an infrared emitter is installed above the surface of the drying drum heated by the coolant and is connected to a controller and a temperature sensor installed at the exit of the prepreg from the surface of the drying drum. In a closed drying chamber, a gas burner is installed above the surface of the drying drum, connected to a controller and a temperature sensor installed at the exit of the prepreg from the surface of the drying drum. The closed drying chamber is made round in shape above the surface of the drying drum, and atmospheric air is supplied to the closed drying chamber from the exit side of the prepreg from the surface of the drying drum, and the movement of atmospheric air is organized along the surface of the prepreg.
В закрытой сушильной камере располагают как минимум два сушильных барабана, перемещающихся друг относительно друга таким образом, что угол обхвата сушильных барабанов препрегом изменяется. В закрытой сушильной камере располагают как минимум два сушильных барабана и один направляющий барабан перемещающийся между сушильными барабанами таким образом, что угол обхвата между препрегом и сушильными барабанами изменяется. Закрытая сушильная камера с сушильным барабаном оснащена двумя направляющими элементами, расположенными на поверхности барабана, причем направляющие элементы продвигают вдоль поверхности барабана и устанавливают требуемый угол обхвата сушильного барабана с препрегом, а температуру измеряют на выходе препрега с поверхности сушильного барабана. Закрытая сушильная камера выполнена герметичной и оснащена уплотняющими устройствами на входе и выходе препрега из закрытой сушильной камеры, причем подача инертных газов в камеру осуществляют через патрубок, расположенный в верхней части закрытой сушильной камеры, а удаление газов - через патрубок в нижней части закрытой сушильной камеры. Закрытая сушильная камера оснащена вакуумным насосом и имеет уплотнения на входе и выходе препрега.At least two drying drums are arranged in a closed drying chamber, moving relative to each other in such a way that the angle of rotation of the drying drums with the prepreg changes. At least two dryer drums and one guide drum are moved between the dryer drums in a closed drying chamber so that the angle of contact between the prepreg and the dryer drums changes. A closed drying chamber with a drying drum is equipped with two guide elements located on the surface of the drum, the guide elements being advanced along the surface of the drum and setting the desired angle of the drying drum with a prepreg, and the temperature is measured at the exit of the prepreg from the surface of the dryer drum. The closed drying chamber is sealed and equipped with sealing devices at the inlet and outlet of the prepreg from the closed drying chamber, the inert gases being supplied to the chamber through a pipe located in the upper part of the closed drying chamber, and the gases are removed through the pipe in the lower part of the closed drying chamber. The closed drying chamber is equipped with a vacuum pump and has seals at the inlet and outlet of the prepreg.
Закрытая сушильная камера имеет как минимум два отделения изолированных друг от друга перегородкой, в которых располагают дополнительные сушильные барабаны, причем закрытая сушильная камера и отделения оснащены как минимум одной системой удаления выделенных паров. Закрытая сушильная камера имеет как минимум одно дополнительное отделение в котором располагают дополнительные сушильные барабаны, причем последняя камера оснащена патрубком подачи атмосферного воздуха, а первая камера - системой удаления выделенных паров и движение парогазовой среды организовано по принципу противотока. В закрытой сушильной камере располагают два сушильных барабана, причем верхний сушильный барабан передвигают в вертикальном направлении для установки требуемого зазора для каландрования препрега. Закрытая сушильная камера оснащена устройством нагрева подаваемого воздуха и системой перемешивания воздушно-газовой среды активного или пассивного действия.The closed drying chamber has at least two compartments isolated from each other by a partition in which additional drying drums are located, and the closed drying chamber and compartments are equipped with at least one exhaust vapor removal system. A closed drying chamber has at least one additional compartment in which additional drying drums are located, with the last chamber equipped with a pipe for supplying atmospheric air, and the first chamber with a system for removing the emitted vapors and the movement of the vapor-gas medium is organized according to the counterflow principle. Two drying drums are arranged in a closed drying chamber, and the upper drying drum is moved in the vertical direction to set the required clearance for calendaring the prepreg. The closed drying chamber is equipped with a heating device for the supplied air and an active-passive air-gas mixing system.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Конструкция изобретения представлена на фигурах.The construction of the invention is presented in the figures.
Фиг. 1 - устройство сушки препрега сушильным барабаном и инфракрасным излучателем.FIG. 1 - device for drying the prepreg with a drying drum and an infrared emitter.
Фиг. 2 - устройство сушки препрега сушильным барабаном.FIG. 2 - device for drying the prepreg with a drying drum.
Фиг. 3-устройство сушки препрега инфракрасным излучателем.FIG. 3-device prepreg drying by infrared emitter.
Фиг. 4 - устройство сушки препрега газовой горелкой и/или непосредственным сжиганием паров растворителей.FIG. 4 - device for drying the prepreg with a gas burner and / or direct combustion of solvent vapors.
Фиг. 5 - устройство сушки препрега сушильным барабаном с обдувом атмосферным воздухом поверхности препрега навстречу его движению.FIG. 5 - a device for drying a prepreg by a drying drum with blowing with atmospheric air the surface of the prepreg towards its movement.
Фиг. 6 - устройство сушки препрега двумя сушильными барабанами с регулировкой угла обхвата сушильных барабанов препрегом.FIG. 6 - device for drying the prepreg with two drying drums with an adjustment of the angle of the drying drum around the prepreg.
Фиг. 7 - устройство сушки препрега двумя сушильными барабанами с регулировкой направляющим барабаном угла обхвата сушильных барабанов препрегом.FIG. 7 - device for drying the prepreg with two drying drums with the guide drum adjusting the angle of circumference of the drying drums with the prepreg.
Фиг. 8 - устройство сушки препрега сушильным барабаном с регулировкой угла обхвата сушильного барабана препрегом с помощью как минимум одного направляющего элемента.FIG. 8 - device for drying the prepreg with a drying drum with adjustment of the angle of circumference of the drying drum with a prepreg using at least one guide element.
Фиг. 9 - устройство сушки препрега сушильным барабаном с регулировкой одним направляющим элементом угла обхвата сушильного барабана препрега. Устройство сушки препрега с последующей термообработкой на том же барабане с регулировкой угла обхвата барабана препрегом.FIG. 9 - a device for drying a prepreg with a drying drum with one guide element adjusting the angle of the drying drum of the prepreg. A device for drying the prepreg followed by heat treatment on the same drum with adjustment of the angle of the drum circumference of the prepreg.
Фиг. 10 - устройство сушки препрега сушильным барабаном в среде инертных газов.FIG. 10 - device for drying the prepreg with a drying drum in an inert gas environment.
Фиг. 11 - устройство сушки препрега сушильным барабаном в вакууме или разреженной атмосфереFIG. 11 - device for drying the prepreg with a drying drum in a vacuum or a rarefied atmosphere
Фиг. 12 - элемент уплотнения камеры валами.FIG. 12 - element seal the camera shafts.
Фиг. 13 - устройство сушки препрега двумя (и более) сушильнымиFIG. 13 - device for drying the prepreg with two (or more) drying
барабанами.drums.
Фиг. 14 - устройство сушки препрега несколькими последовательными сушильными камерами с движением газа-носителя навстречу движению препрега.FIG. 14 - device for drying the prepreg with several successive drying chambers with the movement of the carrier gas towards the movement of the prepreg.
Фиг. 15 - устройство сушки препрега с двух сторон двумя сушильными барабанами и одновременным каландрованием препрега.FIG. 15 - a device for drying a prepreg from two sides with two drying drums and simultaneous calendaring of the prepreg.
Фиг. 16 - устройство сушки препрега сушильным барабаном в среде предварительно нагретого воздуха.FIG. 16 - device for drying the prepreg with a drying drum in a medium of preheated air.
Фиг. 17 - устройство сушки препрега на сушильным барабаном с принудительным перемешиванием газовой среды внутри сушильной камеры.FIG. 17 - device for drying the prepreg on a drying drum with forced mixing of the gas medium inside the drying chamber.
Устройства состоят из закрытой сушильной камеры 1, сушильного барабана 2, системы 3 обогрева сушильного барабана, системы 4 удаления выделенных паров, контроллера 5 с системой регулировки подводимой к барабану тепловой мощности, датчика 6 температуры сушильного барабана, датчика 7 температуры нагрева препрега, направляющих элементов 8, инфракрасного излучателя 9, газовой горелки 10, патрубка 11 ввода атмосферного воздуха, направляющего барабана 12, перемещающихся направляющих элементов 13, патрубка 14 ввода газа, уплотнительные элементы 15, вакуумный насос 16, уплотнительное устройство 17 препрега, системы 18 подачи нагретого атмосферного воздуха, система 19 перемешивания воздушно-газовой среды, препрега 20.The devices consist of a
Устройство сушки препрега сушильным барабаном и инфракрасным излучателем (фиг. 1) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на вращающийся сушильный барабан 2. Направляющие элементы 8 могут быть выполнены в виде вращающихся или не вращающихся роликов, а также склизов различной конфигурации. Сам сушильный барабан 2 подогревается системой обогрева 3, которая контролируется контроллером 5 с системой регулировки подводимой к барабану тепловой мощности и датчиками 6 температуры барабана, датчиком 7 температуры нагрева препрега. Кроме того, сушка препрега дополнительно осуществляется инфракрасным излучателем 9. Закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров.The device for drying the prepreg with a drying drum and an infrared emitter (Fig. 1) works as follows. The
Такая конструкция позволяет производить ускоренную сушку препрега за счет дополнительного обогрева внешней поверхности высушиваемого препрега инфракрасным излучением. Дополнительным плюсом данной конструкции является выравнивание поля температур внутри толщи препрега и улучшение равномерности сушки. При этом барабан может действовать не только как источник нагрева, но и как термостабилизатор, осуществляющий отвод и перераспределение избыточно подводимой от излучателя 9 теплоты.This design allows for accelerated drying of the prepreg due to the additional heating of the outer surface of the dried prepreg with infrared radiation. An additional advantage of this design is the equalization of the temperature field inside the prepreg thickness and the improvement of the drying uniformity. In this case, the drum can act not only as a heat source, but also as a thermostabilizer, performing the removal and redistribution of excess heat supplied from the
Устройство сушки препрега сушильным барабаном (фиг. 2) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на вращающийся сушильный барабан 2. Сам сушильный барабан 2 подогревается системой обогрева 3, которая контролируется контроллером 5 с системой регулировки подводимой к барабану тепловой мощности, датчиком 6 температуры сушильного барабана и датчиком 7 температуры внешней поверхности препрега. Закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров.The drying device of the prepreg drying drum (Fig. 2) works as follows. The
Такая конструкция позволяет проводить сушку препрега с одновременным контролем температуры внешней поверхности препрега и теплоносителя и, таким образом, управлять процессом сушки, получая объективный контрольный параметр глубины сушки- температуру внешней поверхности препрега по датчику 7 в контрольной точке вблизи точки отрыва материала от поверхности вала.This design allows the prepreg to be dried with simultaneous control of the temperature of the outer surface of the prepreg and the coolant and, thus, to control the drying process, obtaining an objective control parameter of the drying depth — the temperature of the outer surface of the prepreg by
Это особенно важно, в случае, если сушка ведется при температуре теплоносителя, превышающей температуру желатинизации связующего.This is especially important if drying is carried out at a coolant temperature exceeding the gelation temperature of the binder.
При этом контроль подводимой к препрегу 20 тепловой мощности может осуществляться например, регулированием температуры теплоносителя и/или скоростью его подачи. При этом предпочтительным регулировочным параметром для тонкой регулировки подводимой мощности является скорость подачи теплоносителя т.к. имеет малую инерционность.In this case, the control of the thermal power supplied to the
Устройство сушки препрега инфракрасным излучателем (фиг. З) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на вращающийся сушильный барабан 2. Сушка препрега осуществляется инфракрасным излучателем 9. Мощность инфракрасного излучения регулируется и контролируется контроллером 5 и датчиком 7 температуры препрега. Закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров.The drying device prepreg infrared emitter (Fig. C) works as follows. The
Такая конструкция позволяет производить сушку препрега инфракрасным излучением без риска нежелательной полимеризации связующего. За счет контроля температуры препрега на выходе из зоны теплоподвода (датчик 7) и/или температуры барабана (датчик 6) обеспечивается безопасный режим сушки, исключающий перегрев препрега. Опасность локального перегрева устраняется за счет собственной тепловой инерции барабана, высокой теплопроводности материала барабана, и высокого коэффициента теплообмена между поверхностью барабана и препрегом, что позволяет перераспределить избыточное локально тепло.This design allows the prepreg to be dried by infrared radiation without the risk of undesired polymerization of the binder. By controlling the temperature of the prepreg at the outlet of the heat supply zone (sensor 7) and / or the temperature of the drum (sensor 6), a safe drying mode is ensured, which prevents the prepreg from overheating. The danger of local overheating is eliminated due to the inherent thermal inertia of the drum, high thermal conductivity of the drum material, and a high heat transfer coefficient between the surface of the drum and the prepreg, which allows redistributing excess local heat.
Устройство сушки препрега газовой горелкой (фиг. 4) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на вращающийся сушильный барабан 2. Сушка препрега осуществляется теплом сжигаемого газа и/или выделенных с поверхности препрега паров. Мощность газовой горелки регулируется и контролируется контроллером 5 и датчиком 7 температуры поверхности препрега. Закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров.The device for drying the prepreg gas burner (Fig. 4) works as follows. The
Такая конструкция практически эквивалентна предыдущей конструкции. Дополнительными преимуществами данной конструкции по сравнению с предыдущей являются более гибкое управление, и, самое главное, сгорание выделяющихся паров в объеме сушильной камеры, что одновременно решает две проблемы- проблему взрывоопасности процесса (т.к. поддерживается непрерывное сгорание паров, то не происходит и их накопления) и проблему утилизации паров растворителей, кроме того, снижается энергопотребление установки т.к. на испарение растворителей расходуется энергия сгорания самих растворителей. Частным случаем такой системы является ситуация, когда высушиваемый препрег содержит настолько большое количество горючих ЛОС, что процесс их испарения и сгорания становится энергетически избыточным. В этом случае роль газовой горелки сводится к дежурному поддержанию процесса горения (дежурный источник открытого пламени), а избыточную теплоту приходится отводить в окружающую среду.This design is almost equivalent to the previous design. Additional advantages of this design compared to the previous one are more flexible control, and, most importantly, the combustion of the emitted vapors in the volume of the drying chamber, which simultaneously solves two problems, the problem of the explosiveness of the process (since the continuous combustion of vapors is supported, they do not occur accumulation) and the problem of the utilization of solvent vapors, in addition, the energy consumption of the installation is reduced since the evaporation of solvents consumes the energy of combustion of the solvents themselves. A special case of such a system is the situation when the dried prepreg contains so many flammable VOCs that the process of their evaporation and combustion becomes energetically excessive. In this case, the role of the gas burner is reduced to the duty of maintaining the combustion process (standby source of open flame), and the excess heat must be taken into the environment.
Устройство сушки препрега сушильным барабаном с обдувом атмосферным воздухом поверхности препрега навстречу его движению (фиг. 5) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на вращающийся сушильный барабан 2. Сам сушильный барабан 2 подогревается системой обогрева 3, которая контролируется контроллером 5 с системой регулировки подводимой к барабану тепловой мощности датчиком 6 температуры барабана и датчиком 7 температуры нагрева препрега.The device for drying the prepreg by a drying drum with air blowing the surface of the prepreg towards its movement (Fig. 5) works as follows. The
Для интенсификации процесса сушки и улучшения качества препрега со стороны выхода препрега из закрытой камеры 1 по патрубку 11 вводят атмосферный воздух или иной применяемый в данном процессе газ. Вывод атмосферного воздуха и выделенных паров закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров, которую располагают со стороны входа препрега.To intensify the drying process and improve the quality of the prepreg from the outlet of the prepreg from the
Такая конструкция позволяет существенно улучшить качество сушки (снизить остаточное содержание летучих веществ) за счет применения известного принципа противотока, заключающегося в том, что к наиболее горячей части препрега с наименьшей концентрацией удаляемых веществ (на выходе препрега с поверхности барабана вблизи точки окончания сушки) подводят свежий газ-носитель (в большинстве случаев, воздух), который, двигаясь вдоль высушиваемого тела, набирает пары растворителя, нагревается (если не был изначально горячим). В конечном итоге, газ-носитель используется наиболее рациональным способом как с точки зрения остаточного содержания летучих веществ, так и с точки зрения теплопотерь (проходя над холодным отрезком препрега, воздух отдает тепло его поверхности, набранное над горячим отрезком препрега).This design can significantly improve the quality of drying (to reduce the residual content of volatile substances) due to the application of the well-known principle of countercurrent, which consists in bringing fresh to the hottest part of the prepreg with the lowest concentration of removed substances (at the exit of the prepreg from the drum surface near the end of drying) a carrier gas (in most cases, air), which, moving along the dried body, accumulates solvent vapor, heats up (if it was not initially hot). In the end, the carrier gas is used in the most rational way, both from the point of view of the residual content of volatile substances and from the point of view of heat loss (passing over the cold section of the prepreg, the air gives off heat to its surface collected over the hot section of the prepreg).
Реализуемое таким образом рациональное использование объема газа-носителя и снижение тепловых потерь расширяют диапазон целесообразных расходов вентиляционного воздуха, что позволяет дополнительно увеличить разбавление паров и улучшить качество сушки препрега.The rational use of the volume of the carrier gas and the reduction of heat losses, which is realized in this way, expand the range of reasonable consumption of ventilation air, which makes it possible to further increase the dilution of vapors and improve the drying quality of the prepreg.
Устройство сушки препрега двумя сушильными барабанами с регулировкой угла обхвата сушильных барабанов препрегом (фиг. 6) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на нижний вращающийся сушильный барабан 2. После нижнего барабана препрег огибает верхний вращающийся сушильный барабан 2, а затем минуя направляющий элемент 8 выводится из закрытой сушильной камеры 1. Сушильные барабаны 2 подогреваются системами обогрева 3, которые контролируются контроллерами 5 с системами регулировки подводимой к барабанам тепловой мощности, датчиком 6 температуры сушильного барабана и датчиками 7 температуры нагрева препрега. Кроме того, нижний барабан передвигается в горизонтальной плоскости, что позволяет регулировать угол обхвата нижнего барабана с препрегом с γ до γ1, а верхнего барабана с препрегом с α до α1. Закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров.The device for drying the prepreg with two drying drums with the adjustment of the angle of the drying drums of the prepreg (Fig. 6) works as follows. The
Такая конструкция позволяет управлять подводимой к препрегу мощностью за счет изменения площади контакта препрега с обогреваемой поверхностью барабана (-ов). Также один из барабанов может быть заменен необогреваемым направляющим элементом.This design allows you to control the power supplied to the prepreg by changing the contact area of the prepreg with the heated surface of the drum (s). Also, one of the drums can be replaced by an unheated guide element.
Устройство сушки препрега двумя сушильными барабанами с регулировкой направляющим барабаном угла обхвата сушильных барабанов препрегом (фиг. 7) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на левый вращающийся сушильный барабан 2. После левого барабана препрег огибает правый вращающийся сушильный барабан 2, а затем, минуя направляющий элемент 8, выводится из закрытой сушильной камеры 1. Сушильные барабаны 2 подогреваются системами обогрева 3, которые контролируются контроллерами 5 с системами регулировки подводимой к барабанам тепловой мощности, датчиками 6 температуры барабана и датчиками 7 температуры препрега. Кроме того, между двумя сушильный барабан 2 размещают направляющий барабан 12 (или ролик, и иной направляющий элемент), который перемещается в вертикальной плоскости, что позволяет регулировать угол обхвата левого барабана с препрегом с β до β1, а правого барабана с препрегом с до 1. Закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров.The device for drying the prepreg with two drying drums with the guide drum adjusting the angle of the circumference of the drying drums of the prepreg (Fig. 7) works as follows. The
Такая конструкция позволяет управлять подводимой к препрегу мощностью за счет изменения площади контакта препрега с обогреваемой поверхностью барабана (-ов). Один из обогреваемых барабанов может быть заменен на направляющий элемент.This design allows you to control the power supplied to the prepreg by changing the contact area of the prepreg with the heated surface of the drum (s). One of the heated drums can be replaced with a guide element.
Устройство сушки препрега сушильным барабаном с регулировкой как минимум одним направляющим элементом угла обхвата сушильного барабана препрегом (фиг. 8) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1, где левым перемещающимся направляющим элементом 13 укладывается на вращающийся сушильный барабан 2. После чего препрег огибает правый перемещающийся направляющий элемент 13 и выводится из закрытой сушильной камеры 1. Сушильный барабан 2 подогревается системой обогрева 3, которая контролируется контроллером 5 с системой регулировки подводимой к барабану тепловой мощности и датчиками 7 температуры нагрева препрега. Кроме того, оба направляющие (минимум один направляющий элемент 13-одного тоже достаточно- как на фиг. 9) элементы 13 имеют возможность перемещаться вокруг сушильного барабана 2 и изменять угол обхвата сушильный барабан 2 с препрегом с η до η1. Закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров.The device for drying the prepreg with a drying drum with adjustment by at least one guide element of the angle of the drying drum around the prepreg (Fig. 8) works as follows. The
Такая конструкция позволяет гибко регулировать подводимую к препрегу тепловую мощность, отслеживать динамику сушки препрега за счет дополнительного контроля температуры препрега в контрольных точках вдоль зоны сушки. Это позволяет оперативно контролировать и оптимизировать параметры сушки (в частности, выбирать наиболее оптимальную температуру теплоносителя).This design allows you to flexibly adjust the heat input to the prepreg, to monitor the dynamics of the drying of the prepreg due to the additional control of the temperature of the prepreg at control points along the drying zone. This allows you to quickly monitor and optimize the drying parameters (in particular, choose the most optimal temperature of the coolant).
Устройство сушки препрега сушильным барабаном с регулировкой одним направляющим элементом угла обхвата сушильного барабана препрегом (фиг. 9) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где левым перемещающимся направляющим элементом 13 укладывается на вращающийся сушильный барабан 2. После чего препрег огибает правый направляющий элемент 8 и выводится из закрытой сушильной камеры 1. Сушильный барабан 2 подогревается системой обогрева 3, которая контролируется контроллером 5 с системой регулировки подводимой к барабану тепловой мощности, датчиком 6 температуры сушильного барабана и датчиками 7 температуры нагрева препрега.The device for drying the prepreg with a dryer drum with one guide element adjusting the angle of circumference of the dryer drum with a prepreg (Fig. 9) works as follows. The
Кроме того, направляющий элемент 13 имеют возможность перемещаться вокруг сушильного барабана 2 и изменять угол обхвата сушильного барабан 2 с препрегом с t2+t3 до t1+t3. Закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров.In addition, the
Такая конструкция позволяет проводить дополнительную термообработку высушенного препрега, например, с целью контролируемого регулирования вязкости (частичная полимеризация, протекание реакции с загущающим агентом, получение форполимеров или олигомеров на основе применяемого связующего и т.п. технологические приемы). Такое устройство позволяет четко разделить стадии высушивания и термообработки, управлять стадией сушки (угол обхвата, соответствующий стадии сушки изменяется от t1 до t2), причем время термообработки измеряемо и соответствует времени прохождения отрезка пути от контрольной точки (до которой происходит процесс сушки) до точки отрыва материала от барабана (угол t3), что радикально улучшает воспроизводимость термообработки, снижает риск брака и улучшает качество получаемого материала.This design allows additional heat treatment of the dried prepreg, for example, for the purpose of controlled viscosity control (partial polymerization, reaction with a thickening agent, preparation of prepolymers or oligomers based on the binder used, etc. technological methods). Such a device makes it possible to clearly separate the stages of drying and heat treatment, to control the drying stage (the girth angle corresponding to the drying stage varies from t 1 to t 2 ), and the heat treatment time is measurable and corresponds to the time it takes to travel from the control point (to which the drying process takes place) to the point of separation of the material from the drum (angle t 3 ), which radically improves the reproducibility of heat treatment, reduces the risk of marriage and improves the quality of the material obtained.
Устройство сушки препрега сушильным барабаном в среде инертных газов (контролируемой атмосфере) (фиг. 10) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на вращающийся сушильный барабан 2. Сам сушильный барабан 2 подогревается системой обогрева 3, которая контролируется контроллером 5 с системой регулировки подводимой к барабану тепловой мощности, датчиком 6 температуры барабана и датчиком 7 температуры нагрева препрега.The device for drying the prepreg by a drying drum in an inert gas environment (controlled atmosphere) (Fig. 10) works as follows. The
Для снижения пожаро- и взрывоопасное™ процесса сушки препрега (или для защиты препрега от химического взаимодействия с атмосферой) в верхней части закрытой сушильной камеры 1 по патрубку 14 вводят инертный газ или подготовленный, например, осушенный воздух. Для вывода инертного газа и выделенных паров закрытая сушильную камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров, которую располагают в нижней части со стороны выхода препрега. Кроме того, закрытая сушильная камера 1 со стороны входа и выхода препрега оснащена уплотнительными элементами 15.To reduce the fire and explosive ™ drying process of the prepreg (or to protect the prepreg from chemical interaction with the atmosphere), inert gas or prepared, for example, dried air, is introduced through the
Взаимное расположение входа, выхода препрега и подачи защитного газа определяется взаимной плотностью паров растворителя, инертного газа и воздуха (атмосферный воздух не должен вытеснять защитный газ и пары растворителя в сушильной камере).The mutual arrangement of the inlet, the prepreg outlet and the shielding gas supply is determined by the mutual density of the vapor of the solvent, inert gas and air (atmospheric air should not displace the shielding gas and solvent vapor in the drying chamber).
Такая конструкция позволяет проводить процесс сушки препрега в защитной атмосфере, в области концентрации паров растворителей выше их верхнего предела взрываемости без риска взрыва во время нарастания концентрации. Применение защитной атмосферы также целесообразно в случае применения чувствительных к компонентам атмосферы связующих (например, изоцианатных, в этом случае препрег должен производиться в осушенной атмосфере).This design allows the prepreg to be dried in a protective atmosphere, in the concentration range of solvent vapors above their upper explosive limit without the risk of explosion during the concentration increase. The use of a protective atmosphere is also advisable in the case of the use of binders sensitive to atmospheric components (for example, isocyanate, in which case the prepreg should be made in a dried atmosphere).
Устройство сушки препрега сушильным барабаном в вакууме с предварительным каландрованием препрега (фиг. 11) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где проходит через уплотнительное устройство 17. Затем направляющим элементом 8 препрег укладывается на вращающийся сушильный барабан 2. Сам сушильный барабан 2 подогревается системой обогрева 3, которая контролируется контроллером 5 с системой регулировки подводимой к барабану тепловой мощности, датчиком 6 температуры барабана и датчиком 7 температуры нагрева препрега. Огибая правый направляющий элемент 8 препрег проходит через правое устройство 17 уплотнения сушильной камеры и выводится из закрытой сушильной камеры 1. Кроме того, закрытая сушильная камера 1 оснащена вакуумным насосом 16, а со стороны входа и выхода препрега оснащена уплотнительными элементами 15.The device for drying the prepreg by a drying drum in vacuum with preliminary calendaring of the prepreg (Fig. 11) works as follows. The
Такая конструкция позволяет производить сушку препрега при пониженном давлении, что улучшает процесс испарения растворителя, снижает температуру кипения растворителей и, таким образом, позволяет проводить глубокое удаление как растворителей, так и высококипящих примесей без риска полимеризации связующего. Кроме того, разреженная атмосфера практически исключает вероятность взрыва или возникновения пожара, а получаемая парогазовая смесь состоит, в основном, из паров растворителя, что облегчает их улавливание.This design allows the prepreg to be dried under reduced pressure, which improves the evaporation of the solvent, reduces the boiling point of the solvents and, thus, allows for the deep removal of both solvents and high boiling impurities without the risk of polymerization of the binder. In addition, the rarefied atmosphere virtually eliminates the likelihood of an explosion or fire, and the resulting vapor-gas mixture consists mainly of solvent vapor, which facilitates their capture.
В случае проведения процесса в вакууме удаление паров растворителя возможно исключительно за счет образующихся потоков паров при процессах кипения и конденсации.In the case of the process in vacuum, the removal of solvent vapor is possible exclusively due to the resulting vapor flows during boiling and condensation processes.
Устройство сушки препрега двумя сушильными барабанами (фиг. 13) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на первый вращающийся сушильный барабан 2. После огибания первого барабана с помощью второго и третьего направляющих элементов 8 препрега 20 укладывается на второй вращающийся сушильный барабан 2, а затем, огибая четвертый из направляющих элементов 8, выводится из закрытой сушильной камеры 1. Сушильные барабаны 2 подогреваются системами обогрева 3, которые контролируются контроллерами 5 с системами регулировки подводимой к барабанам тепловой мощности, датчиками 6 температуры барабанов и датчиками 7 температуры нагрева препрега. Закрытая сушильная камера 1 состоит из двух отсеков и оснащена общей системой 4 удаления выделенных паров.The device for drying the prepreg with two drying drums (Fig. 13) works as follows. The
Такая конструкция позволяет проводить сушку более гибко с точки зрения управления температурой препрега, производительности оборудования, тепловых потерь. В частности, на первом барабане может проводиться предварительная сушка препрега в области сушки, лимитируемой теплоподводом (концентрация растворителей в материале велика, связующее имеет низкую вязкость, скорость диффузии молекул растворителя из толщи к поверхности препрега велика), когда возможно использование теплоносителя (-ей) с температурой выше температуры желатинизации с целью получения максимальной производительности. На втором же барабане может производиться глубокое удаление растворителя в области низких остаточных концентраций, когда скорость испарения определяется диффузией растворителя к поверхности препрега, скоростью его отвода с вентиляционным воздухом. В этом случае важно время выдерживания препрега при температуре ниже температуры желатинизации.Such a design allows drying to be carried out more flexibly in terms of controlling the prepreg temperature, equipment productivity, and heat loss. In particular, the prepreg can be preliminarily dried on the first drum in the drying region limited by heat supply (the concentration of solvents in the material is high, the binder has a low viscosity, the diffusion rate of solvent molecules from the thickness to the surface of the prepreg is high), when heat carrier (s) can be used with temperature above the gelatinization temperature in order to obtain maximum performance. On the second drum, the solvent can be deeply removed in the region of low residual concentrations, when the evaporation rate is determined by the diffusion of the solvent to the surface of the prepreg, and the rate of its removal with ventilation air. In this case, it is important that the prepreg is kept at a temperature below the gelatinization temperature.
Набором сушильных камер можно добиться кратного увеличения производительности всей установки, в т.ч. с применением барабанов малого диаметра не прибегая к наращиванию диаметра (они значительно проще и дешевле), возможно наращивание производительности существующих установок получения препрега без замены оборудования.A set of drying chambers can achieve a multiple increase in the productivity of the entire installation, including with the use of small diameter drums without resorting to increasing the diameter (they are much simpler and cheaper), it is possible to increase the productivity of existing prepreg installations without replacing equipment.
Устройство сушки препрега несколькими сушильными барабанами с обдувом атмосферным воздухом поверхности препрега навстречу его движению (фиг. 14) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на первый вращающийся сушильный барабан 2. После огибания первого барабана с помощью направляющих элементов 8 препрег 20 укладывается на второй и третий вращающиеся сушильные барабаны 2, а затем огибая последний направляющий элемент 8 выводится из закрытой сушильную камеры 1. Сушильные барабаны 2 подогреваются системами обогрева 3, которые контролируются контроллерами 5 с системами регулировки подводимой к барабанам тепловой мощности, датчиками температуры 6 барабанов и датчиками температуры 7 нагрева препрега. Закрытая сушильную камера 1 состоит из серии отсеков и оснащена патрубком ввода атмосферного воздуха 11 со стороны выхода препрега и общей системой 4 удаления выделенных паров, установленной со стороны входа препрега.The device for drying the prepreg by several drying drums with air blowing the surface of the prepreg towards its movement (Fig. 14) works as follows. The
Такая конструкция позволяет реализовать принцип противотока между серией последовательно расположенных сушильных камер. В этом случае воздух также перемещается от выхода препрега к его входу с постепенным увеличением содержания паров растворителей.This design allows you to implement the principle of counterflow between a series of consecutively located drying chambers. In this case, the air also moves from the exit of the prepreg to its entrance with a gradual increase in the content of solvent vapor.
Устройство сушки препрега с двух сторон двумя сушильными барабанами и одновременным каландрованием препрега (фиг. 15) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на нижний вращающийся сушильный барабан 2. После нижнего барабана препрег огибает верхний вращающийся сушильный барабан 2, а затем минуя направляющий элемент 8 выводится из закрытой сушильной камеры 1. Сушильные барабаны 2 подогреваются системами обогрева 3, которые контролируются контроллерами 5 с системами регулировки подводимой к барабанам тепловой мощности датчиками 6 температуры барабанов и датчиками 7 температуры нагрева препрега. Кроме того, верхний барабан передвигается в вертикальной плоскости, что позволяет регулировать величину зазора h. Закрытая сушильную камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров.The device for drying the prepreg on both sides with two drying drums and simultaneously calendaring the prepreg (Fig. 15) works as follows. The
Такая конструкция позволяет одновременно с сушкой производить каландрование препрега с целью улучшения качества поверхности, перемешивания слоев связующего высушиваемого препрега.This design allows simultaneously with drying to produce calendaring of the prepreg in order to improve the quality of the surface, mixing the layers of the binder to be dried prepreg.
Устройство сушки препрега сушильным барабаном в среде нагретого воздуха (фиг. 16) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на вращающийся сушильный барабан 2. Сам сушильный барабан 2 подогревается системой обогрева 3, которая контролируется контроллером 5 с системой регулировки подводимой к барабану тепловой мощности, датчиком 6 температуры сушильного барабана и датчиком 7 температуры нагрева препрега. Закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров. Кроме того, нижняя правая часть закрытой сушильной камеры 1 оснащена системой 18 подачи нагретого атмосферного воздуха.The device for drying the prepreg with a drying drum in a heated air environment (Fig. 16) works as follows. The
Такая конструкция сушилки позволяет интенсифицировать процесс сушки за счет дополнительного конвективного теплоподвода.This design of the dryer allows you to intensify the drying process due to additional convective heat supply.
Устройство сушки препрега сушильным барабаном в среде перемешиваемого в закрытой камере воздуха (фиг. 17) работает следующим образом. Препрег 20 входит в закрытую сушильную камеру 1 где направляющим элементом 8 укладывается на вращающийся сушильный барабан 2. Сам сушильный барабан 2 подогревается системой обогрева 3, которая контролируется контроллером 5 с системой регулировки подводимой к барабану тепловой мощности, датчиком 6 температуры сушильного барабана и датчиком 7 температуры нагрева препрега. Закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 4 удаления выделенных паров. Кроме того, закрытая сушильная камера 1 оснащена системой 19 перемешивания воздушно-газовой среды.The device for drying the prepreg with a drying drum in an environment of air mixed in a closed chamber (Fig. 17) works as follows. The
Такая конструкция, оснащенная системой 19 перемешивания воздушно-газовой среды, позволяет интенсифицировать процесс сушки за счет принудительного выравнивания концентрации паров в сушилке, т.е. фактически принудительному удалению паров растворителей из приповерхностного (по отношению к препрегу) слоя.Such a design, equipped with an air-gas
Система перемешивания 19, может быть, как активного действия (например, вентилятор, инжектор), так и пассивного (например, турбуляторы размещенные вдоль движения воздуха, завихрители и т.п.).The mixing
Таким образом, интенсификацию процесса сушки проводят путем увеличения теплового потока к высушиваемому препрегу за счет стабилизирующего и выравнивающего действия сушильного барабана на поле температур, высокого коэффициента теплообмена при контактном способе теплопередачи; увеличения скорости вентиляционного воздуха, улучшению контроля температур.Thus, the intensification of the drying process is carried out by increasing the heat flux to the dried prepreg due to the stabilizing and leveling effect of the drying drum on the temperature field, a high heat transfer coefficient in the contact heat transfer method; increase the speed of ventilation air, improve temperature control.
Снижение пожаро- и взрывоопасности процесса обеспечивается отсутствием в камере сушки поверхностей нагретых выше температуры воспламенения паров растворителей или производят путем контролируемого сжигания выделяющихся паров летучих органических соединений непосредственно в сушильной камере, причем область горения поддерживают исключительно над областью контакта препрега с сушильным барабаном, избегая тем самым как накопления паров растворителей, так и нежелательной полимеризации связующего при воздействии высоких температур. В последнем случае дополнительно к снижению пожаро- и взрывобезопасности процесса также достигается снижение энергопотребления и, как правило, снижение количества вредных выбросов в окружающую среду.Reducing the fire and explosion hazard of the process is ensured by the absence in the drying chamber of surfaces heated above the ignition temperature of solvent vapors or by controlled burning of the released vapors of volatile organic compounds directly in the drying chamber, the burning area being supported exclusively above the contact area of the prepreg with the drying drum, thereby avoiding how accumulation of solvent vapors, as well as undesired polymerization of the binder when exposed to high temperatures. In the latter case, in addition to reducing the fire and explosion safety of the process, a reduction in energy consumption and, as a rule, a reduction in the amount of harmful emissions into the environment are also achieved.
Воспроизводимость процесса улучшается за счет сведения управления процессом сушки к управлению теплообменом между препрегом и поверхностью сушильного барабана вместо многофакторной задачи в случае сушки без термостабилизации.The reproducibility of the process is improved by reducing the control of the drying process to controlling the heat exchange between the prepreg and the surface of the drying drum instead of the multifactor task in the case of drying without thermal stabilization.
Снижение остаточного содержания летучих веществ в материале достигается путем расширения диапазона целесообразных расходов вентиляционного воздуха и улучшению перемешивания газовой среды. Снижение энергопотребления достигается за счет снижения тепловых потерь с вентиляционным воздухом и на корпусе сушилки.Reducing the residual content of volatile substances in the material is achieved by expanding the range of appropriate flow rates of ventilation air and improving the mixing of the gaseous medium. Reducing energy consumption is achieved by reducing heat loss with ventilation air and on the dryer body.
Таким образом, выше изложенное описание свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:Thus, the above description indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении, предназначено для непрерывной сушки длинномерных термочувствительных полуфабрикатов на основе пористых или волокнистых наполнителей, пропитанных растворами термически чувствительных и/или пожаро- и взрывоопасных веществ и их смесей, особенно в органических растворителях, способных в процессе сушки образовывать взрывоопасные смеси с воздухом, в частности, препрегов на основе термореактивных связующих и органических растворителей.- a means of embodying the claimed invention, in its implementation, is intended for continuous drying of lengthy heat-sensitive semi-finished products based on porous or fibrous fillers impregnated with solutions of thermally sensitive and / or fire and explosive substances and their mixtures, especially in organic solvents capable of drying form explosive mixtures with air, in particular, prepregs based on thermosetting binders and organic solvents.
- для заявленного способа и устройства, в том виде как они охарактеризованы в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность их осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;- for the claimed method and device, as described in the claims, the possibility of their implementation using the means and methods described in the application is confirmed;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем поставленных технических задач - упрощение конструкции, интенсификация процесса сушки, улучшение качества продукта, снижение энергопотребления, снижение массы и стоимости оборудования, расширение области применения.- a tool that embodies the claimed invention in the implementation, is able to achieve the perceived technical objectives perceived by the applicant - simplification of the design, intensification of the drying process, improving product quality, reducing energy consumption, reducing the weight and cost of equipment, expanding the scope.
Claims (28)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017134245A RU2722540C2 (en) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | Method of drying prepreg and device for its implementation (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017134245A RU2722540C2 (en) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | Method of drying prepreg and device for its implementation (versions) |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017134245A RU2017134245A (en) | 2019-04-02 |
RU2017134245A3 RU2017134245A3 (en) | 2019-04-02 |
RU2722540C2 true RU2722540C2 (en) | 2020-06-01 |
Family
ID=66089391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017134245A RU2722540C2 (en) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | Method of drying prepreg and device for its implementation (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2722540C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4530733A (en) * | 1979-10-23 | 1985-07-23 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung | Apparatus for impregnating reinforcing fiber materials with a resinous binder material |
WO1994019398A1 (en) * | 1993-02-19 | 1994-09-01 | Ici Composites Inc. | Curable composite materials |
RU2206582C1 (en) * | 2002-01-25 | 2003-06-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Авангард" | Method of production of prepreg for winding heat- shielding and/or anti-static internal shells for glass plastic tubes-envelopes of various classes and purposes |
EP0878290B1 (en) * | 1997-05-15 | 2004-11-24 | Toray Industries, Inc. | Cloth prepreg and wet process for manufacturing the same |
RU2392285C1 (en) * | 2008-11-05 | 2010-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Device for prepreg production |
-
2017
- 2017-10-02 RU RU2017134245A patent/RU2722540C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4530733A (en) * | 1979-10-23 | 1985-07-23 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung | Apparatus for impregnating reinforcing fiber materials with a resinous binder material |
WO1994019398A1 (en) * | 1993-02-19 | 1994-09-01 | Ici Composites Inc. | Curable composite materials |
EP0878290B1 (en) * | 1997-05-15 | 2004-11-24 | Toray Industries, Inc. | Cloth prepreg and wet process for manufacturing the same |
RU2206582C1 (en) * | 2002-01-25 | 2003-06-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Авангард" | Method of production of prepreg for winding heat- shielding and/or anti-static internal shells for glass plastic tubes-envelopes of various classes and purposes |
RU2392285C1 (en) * | 2008-11-05 | 2010-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Device for prepreg production |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017134245A (en) | 2019-04-02 |
RU2017134245A3 (en) | 2019-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3757427A (en) | Method and apparatus for drying solvents | |
US3231985A (en) | Heating, drying and curing apparatus and methods | |
US5528839A (en) | Control and arrangement of a continuous process for an industrial dryer | |
US2391195A (en) | Drier | |
US20060179680A1 (en) | Vapor collection method and apparatus | |
BR112013030700B1 (en) | process and apparatus for the treatment of thermochemical modification of wood | |
US10006712B2 (en) | Recirculating system for use with green wood veneer dryers and method for drying green wood veneer | |
JP2015155091A (en) | Dryer | |
US4798007A (en) | Explosion-proof, pollution-free infrared dryer | |
EP4013590B1 (en) | System and process for curing a wet coating applied to a substrate | |
RU2722540C2 (en) | Method of drying prepreg and device for its implementation (versions) | |
GB990873A (en) | Process and apparatus for enamelling wires | |
CN208085252U (en) | Safety and energy-saving suspension baking oven | |
CN103814266B (en) | Drying is applied to the method and apparatus of the fluid film of substrate | |
US20230051688A1 (en) | Can Drying and Moisture Control System | |
CN104549210A (en) | Photocatalytic reagent and application on aluminized paper | |
CN1238681C (en) | Vapor collection method and apparatus | |
RU180584U1 (en) | DEVICE FOR CONTINUOUS THERMO-OXIDATIVE STABILIZATION OF LONG-DIMENSIONAL FIBROUS MATERIALS | |
JP2018021720A (en) | Hot blast circulation type heating device and process of manufacture of separation film structure using the hot blast circulation type heating device | |
Kaper et al. | Oven Drying of Inkjet‐Printed Functional Fluids on Industrial Scale | |
EP3396287B1 (en) | A kiln and method for the firing of basic ceramic articles | |
JPS6336871A (en) | Drying and heat treating device making use of infrared radiation | |
RU2805399C1 (en) | Installation for drying bulk and disperse materials | |
SU774617A1 (en) | Apparatus for impregnating elongated material | |
SU1575032A1 (en) | Radiation-convective drying unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20190624 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20191113 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201003 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210609 |