УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛОЩЕНИЯ ЖГУТА ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к устройствам для площения (расправления) жгутов из волокнистых материалов и может быть использована для получения углеродных, стеклянных, базальтовых и др. площенных жгутов.
Площеный (расправленный) жгут представляет собой ленту, состоящую из множества объединенных волокон. Ткани из площеных жгутов (в особенности, углеродных жгутов) используются в качестве армирующих элементов для получения композиционных волокнистых материалов с повышенными эксплуатационными свойствами.
Основными преимуществами композиционных материалов на основе площеных жгутов (по сравнению с обычными волокнами) являются:
- более плотная упаковка получаемых тканей,
- повышенная прочность на разрыв, прочность на сдвиг и вязкость разрушения композиционных материалов,
- меньшая толщина слоев в композиционных материалах, что обеспечивает снижение концентрации напряжений, вызванной использованием слоев с различной ориентацией,
Таким образом, использование площеных жгутов в составе тканей или лент при изготовлении композиционных материалов позволяет повысить технические характеристики получаемых материалов, снизить стоимость изделий за счет использования более «тяжелых» жгутов, получить изделия, которые невозможно изготовить из традиционных тканей и лент (например, тонкостенные).
Из уровня техники известно устройство для площения жгута волокнистого материала, содержащее последовательно расположенные узел размотки, пару подающих валков, узел нанесения фиксирующего агента, узел расправления углеродного жгута воздушным потоком, пару обжимных валков, пару принимающих валков, узел сушки, устройство намотки площеного жгута, а также систему контроля и регулирования натяжения обрабатываемого жгута (см. патент на полезную модель RU 103534).
Недостатком данного устройства является не совсем равномерное распределение волокон по ширине жгута, кроме того в результате намотки жгутов они могут «слипнуться» между собой, что приведет к снижению их качества и, следовательно, скажется на качестве получаемой из них ткани.
Задачей заявленной полезной модели является разработка устройства для площения, обеспечивающего получение качественных площеных жгутов.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении прочности площеных жгутов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для площения жгута волокнистого материала содержит узел размотки жгута, протяжные валы, узел расправления жгута, узел нанесения фиксирующего агента, узел намотки получаемого площеного жгута, и узел подачи разделительной пленки в узел намотки, при этом узел расправления жгута выполнен в виде изогнутой направляющей или соплового устройства, установленного с возможностью создания пониженного давления в области сопла.
Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что:
- устройство дополнительно содержит прямые цилиндрические направляющие, размещенные между узлом расправления жгута и узлом нанесения фиксирующего агента и/или между узлом расправления жгута и узлом размотки жгута,
- по меньшей мере одна из прямых цилиндрических направляющих установлена с возможностью колебательного перемещения вдоль своей оси.
- протяжные валы установлены между узлом расправления жгута и узлом нанесения фиксирующего агента и/или между узлом расправления жгута и узлом размотки жгута.
- узел нанесения фиксирующего агента содержит распылительное устройство для подачи расплавленного фиксирующего агента,
- распылительное устройство имеет форсунку, установленную с возможностью спиральной закрутки потока подаваемого воздуха.
Предпочтительные варианты конструкции заявленного устройства показаны на фиг.1 и 2:
Фиг.1 - вариант исполнения устройства с узлом расправления в виде изогнутой направляющей,
Фиг.2 - вариант исполнения устройства с узлом расправления в виде соплового устройства.
Заявленное устройство (см. фиг.1, 2) для площения жгута 1 содержит узел размотки 2 жгута, протяжные валы 3, узел расправления 4 жгута, узел нанесения фиксирующего агента 5, узел намотки 6 получаемого площеного жгута и узел подачи 7 разделительной пленки 8 в узел намотки 6.
Узлы 2 и 6 выполнены в виде бобин для размотки/смотки жгута. При этом узел 7 выполнен в виде бобины с разделительной пленкой, установленной таким образом, что при вращении бобины узла 6 происходит синхронная намотка жгута 1 и разделительной пленки 8 на бобину узла 6. Пленка 8 предотвращает слипание слоев жгутов между собой и предохраняет их от повреждений. В качестве разделительной пленки могут быть использованы, например, полипропиленовая или полиэтиленовая пленка, а также пленка из силиконизированной бумаги.
Узел расправления 4 жгута может быть выполнен в виде изогнутой направляющей с заданным изгибом («банан») (фиг.1) или в виде соплового устройства (фиг.2), установленного с возможностью создания пониженного давления в области сопла. Указанные варианты конструкции обеспечивают равномерное распределение нитей по ширине жгута.
Узел нанесения 5 фиксирующего агента (биндера), в предпочтительном варианте конструкции, содержит распылительное устройство для подачи расплавленного биндера. При этом распылительное устройство имеет форсунку (дюзу), форма отверстий которой обеспечивает спиральную закрутку потока подаваемого воздуха. При этом форма "распыла" (факела) и расход фиксирующего агента регулируется следующими параметрами: давление воздуха, давление смолы, температура смолы, расположение и форма отверстий в форсунке (дюзе). В качестве фиксирующего агента может быть использована, например, высокомолекулярная эпоксидная смола.
Протяжные валы 3 служат для перемещения жгута 1 между узлами устройства с заданным натяжением. Протяжные валы могут быть установлены парами между узлом расправления жгута и узлом нанесения фиксирующего агента и/или между узлом расправления жгута и узлом размотки жгута
В заявленном устройстве также могут быть предусмотрены прямые цилиндрические направляющие, обеспечивающие дополнительное улучшение равномерности распределения филаментов (волокон) по ширине жгута. Прямые направляющие могут быть размещены между узлом расправления 4 жгута и узлом нанесения фиксирующего агента 5 и/или между узлом расправления 4 жгута и узлом размотки 6 жгута. При этом, для большей равномерности распределения волокон, по меньшей мере одна из указанных направляющих может быть установлена с возможностью колебательного перемещения вдоль своей оси.
Далее описаны предпочтительные варианты компоновки узлов устройства.
В первом предпочтительном варианте реализации (фиг.1) устройство содержит последовательно установленные: узел размотки 2 жгута, первый ряд прямых направляющих 9, узел расправления 4 жгута в виде изогнутой направляющей, первую пару протяжных валов 3, второй ряд прямых направляющих 9, вторую пару протяжных валов 3, узел нанесения фиксирующего агента 5, узел намотки 6 жгута и узел подачи 7 разделительной пленки 8.
Во втором предпочтительном варианте (фиг.2) устройство содержит последовательно установленные: узел размотки 2 жгута, первый ряд прямых направляющих 9, первую пару протяжных валов 3, узел расправления 4 жгута в виде соплового устройства, второй ряд прямых направляющих 9, вторую пару протяжных валов 3, узел нанесения фиксирующего агента 5, узел намотки 6 жгута и узел подачи 7 разделительной пленки 8.
Следует отметить, что возможны и другие варианты компоновки узлов устройства в рамках описанной в формуле совокупности признаков.
В случае первого предпочтительного варианта конструкции устройство работает следующим образом.
Жгут 1 из волокнистого материала с узла размотки 2 под заданным натяжением разматывается и поступает на первый ряд прямых направляющих 9 для повышения равномерности распределения волокон и затем в узел расправления 4 жгута в виде изогнутой направляющей, где за счет заданного изгиба расширяется при протягивании жгута первой парой валов 3. После чего жгут проходит второй ряд прямых направляющих 8, под действием второй пары протяжных валов 3. На этом участке дополнительно повышается равномерность распределения волокон, при этом ширина жгута несколько уменьшается. После этого жгут 1 поступает в узел 5, где на него наносится фиксирующий агент (биндер) для сохранения полученной формы жгута. Для этого расплав смолы под давлением выдавливается через маленькое отверстие и распыляется спирально закрученным потоком воздуха за счет форсунки распылительного устройства.
Готовая лента в виде площеного жгута наматывается в узел 6 вместе с разделительной пленкой 8, для предотвращения нежелательного соединения слоев ленты между собой и их повреждения.
В случае второго предпочтительного варианта конструкции устройство работает следующим образом.
Жгут 1 с узла размотки 2 поступает на первый ряд направляющих 9 где подготавливается к дальнейшему площению. Затем под слабым натяжением протягивается над соплом узла расправления 4. Внутри сопла непрерывно поддерживается пониженное давление, в результате чего увлекаемый из атмосферы воздух распределяет его по ширине сопла. Далее расправленный жгут проходит через второй ряд направляющих 9 для достижения лучшей равномерности распределения волокон. После чего, как и в первом варианте, в узле 5 на жгут 1 наносится фиксирующий агент и посредством узла намотки 6 жгут наматывается вместе с разделительной пленкой 8 с использованием узла 7.
Таким образом, заявленное устройство позволяет повысить качество получаемых площеных жгутов, в частности увеличить их прочность. При этом исключается их слипание и повреждение при намотке, а также повышается равномерность распределения филаментов (нитей) по ширине жгута.
Следует отметить, что заявленная полезная модель не ограничена частными случаями ее реализации, раскрытыми в описании. Возможны также иные формы исполнения рассмотренного устройства в объеме приведенных существенных признаков заявленной полезной модели.