Обогреваемая емкость для клея устройства для нанесения клеевого состава на тканые армирующие наполнители

Полезная модель относится к устройствам для нанесения расплавного клеевого состава бесконтактным струйным методом на поверхность тканого наполнителя.
Создаваемые армирующие наполнители с адгезионным составом характеризуются повышенными адгезионными свойствами, улучшенной проницаемостью и применяются для оптимизации процесса сборки и повышения стабильности формы, выкладываемой преформы при изготовлении деталей и конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ) по технологиям «закрытого» безавтоклавного формования (VaRTM, RTM и др.)
Известно устройство для нанесения клеевых композиций на тканые материалы, которое содержит корыто с клеящим веществом, подающий валик, узел нанесения и распределения клеящего состава, валик-щетку, формовочный и отводящие цилиндры и узел для соединения материалов (Патент на полезную модель РФ №18473, опубл. от 27.06.2001 Бюл. №18).
Недостатком указанного технического решения являются особенности конструкции его узла для нанесения и распределения клеящего вещества, который обеспечивает точечное дозированное и равномерное сплошное распределение валиком-щеткой клеящей суспензии в виде пленки по всей площади текстильных материалов, что ограничивает использование этого производственного оборудования для получения армирующего наполнителя с адгезионным составом, обеспечивающего эффективность получения конструкций из ПКМ по технологиям «закрытого» безавтоклавного формования. Сплошное (не разрывное) нанесение клеевого состава на поверхность армирующего волокна в виде равномерного пленочного покрытия может ухудшать его проницаемость, чем затруднять процессы инфузирования (VaRTM-технологи) и инжектирования (RTM-технология) матричного связующего, используемого для формирования конечного изделия из ПКМ.
Известно также устройство для нанесения клея на изделие, имеющее обогреваемую емкость для клея, содержащую корпус, расположенный над столом с равномерно перемещаемым механизмом тканым армирующим наполнителем и имеющий в своей нижней части щелевой проем, и встроенный нагреватель (Патент РФ №2471570, опубл. от 10.01.2013, Бюл. №1).
Однако с использованием известной обогреваемой емкости для клея известного устройства для нанесения клея на изделие не обеспечивается создание эффективного армирующего наполнителя с адгезионным составом, способствующего оптимизации процесса сборки и повышения стабильности формы, выкладываемой преформы при изготовлении деталей и конструкций из ПКМ по технологиям «закрытого» безавтоклавного формования (VaRTM, RTM и др.), так как она не может обеспечить нанесение клеевого состава в виде не сплошной пленки или дискретных участков на поверхности армирующих волокон без заполнения большой части пространства между и внутри волоконных жгутов, что не обеспечивает хорошую проницаемость создаваемого волокнистого наполнителя.
Технической проблемой решаемой в данной полезной модели является нанесения клеевого состава в виде не сплошной пленки или в виде дискретных участков на поверхности армирующих волокон, а также исключение возможности заполнения значительной части пространства внутри волоконных жгутов волокнистого наполнителя клеевым составом.
Технический результата, который может быть получен при применении данной полезной модели, заключается в повышении проницаемости волокнистого наполнителя для создания эффективного армирующего наполнителя с адгезионным составом при изготовлении деталей и конструкций из полимерных композиционных материалов по технологиям «закрытого» безавтоклавного формования.
Технический результат достигается тем, что в обогреваемой емкости для клея устройства для нанесения клеевого состава на тканые армирующие наполнители, включающей корпус, располагаемый над столом с равномерно перемещаемым механизмом тканым армирующим наполнителем и имеющий в днищевой части проем для выхода клея, и нагреватель, по полезной модели корпус емкости выполнен закрытым и с возможностью создания в полости емкости повышенного воздушного давления и заполнения ее клеем через соответствующие перекрываемые отверстия, образованные в стенке ее корпуса, а проем в днищевой части корпуса емкости представляет собой систему распределенных по днищу дозирующих отверстий, выполненных с возможностью регулировки площади их сечения в зависимости от необходимого массового содержания клеевого состава на поверхности создаваемого тканого армирующего наполнителя путем установки съемных дозирующих устройств, при этом емкость для клея установлена с возможностью регулировки высоты ее расположения относительно тканого армирующего наполнителя, а нагреватель расположен в боковой стенке корпуса емкости.
Выполнение корпуса обогреваемой емкости для клея устройства для нанесения клеевого состава на тканые армирующие наполнители закрытым и с возможностью создания в полости емкости повышенного воздушного давления и заполнения ее клеем через соответствующие перекрываемые отверстия, образованные в стенке ее корпуса, исполнение проема в днищевой части корпуса емкости в виде системы распределенных по днищу дозирующих отверстий, выполненных с возможностью регулировки площади их сечения в зависимости от необходимого массового содержания клеевого состава на поверхности создаваемого тканого армирующего наполнителя путем установки съемных дозирующих устройств, а также возможность регулировки высоты расположения емкости для клея относительно тканого армирующего наполнителя и расположение в боковой стенке корпуса емкости нагревателя, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности струйного нанесения расплавленного клеевого состава на поверхность тканого армирующего наполнителя в виде дискретных участков, а не сплошной пленки на поверхности армирующих волокон, а также с учетом отрегулированного расстояния по высоте между обогреваемой емкостью для расплава клея и поверхностью тканого армирующего наполнителя обеспечивает ограничение глубокого проникновения клеевого состава в структуру волокна, что исключает возможность заполнения значительной части пространства между и внутри волоконных жгутов клеевым составом для обеспечения повышения проницаемости волокнистого наполнителя.
В результате такого выполнения предлагаемого устройства обеспечивается возможность создания эффективного армирующего наполнителя с адгезионным составом при изготовлении деталей и конструкций из ПКМ по технологиям «закрытого» безавтоклавного формования (VaRTM, RTM и др.).
Сущность полезной модели поясняется рисунками, где на фиг. 1 представлена обогреваемая емкость для клея устройства для нанесения клеевого состава на тканые армирующие наполнители, на фиг. 2 - установленная на устройство для нанесения клеевого состава на тканые армирующие наполнители обогреваемая емкость, на фиг. 3 - вид сверху на днище обогреваемой емкости на фиг. 1, на фиг. 4 показана микроструктура поверхности армирующего угленаполнителя с нанесенным клеевым составом  с увеличением в 50 раз, на фиг. 5 - микроструктура поверхности армирующего угленаполнителя с нанесенным клеевым составом с увеличением в 100 раз и на фиг. 6 - микроструктура поверхности армирующего угленаполнителя с нанесенным клеевым составом с увеличением в 200 раз.
Предлагаемая обогреваемая емкость для клея устройства для нанесения клеевого состава на тканые армирующие наполнители содержит корпус 1 для заполнения клеем (фиг. 1), расположенный над столом 2 механизма 3 для равномерного перемещения тканого армирующего наполнителя (на рисунке не показан), и обогреватель клея (на рисунке не показан), расположенный в боковой стенке корпуса емкости (фиг. 1). Корпус обогреваемой емкости для клея 1 выполнен закрытым и с возможностью создания в полости емкости через перекрываемое отверстие 4 в стенке ее корпуса повышенного воздушного (газового) давления от внешнего источника и через перекрываемое отверстие 5 - заполнения ее клеем (фиг. 1). В днищевой части корпуса емкости образованы распределенные по днищу дозирующие отверстия 6, выполненные с возможностью регулировки площади их сечения в зависимости от необходимого массового содержания клеевого состава на поверхности создаваемого тканого армирующего наполнителя путем установки съемных дозирующих устройств (фиг. 1, 3). В качестве съемных дозирующих устройств могут применяться устанавливаемые в отверстия 6 шайбы и сопла с различными диаметрами (на рис. не показаны). При этом емкость для клея установлена с возможностью регулировки высоты ее расположения относительно движущегося по столу 2, за счет механизма 3, тканого армирующего наполнителя (фиг. 2).
Нанесение клеевого состава на тканые армирующие наполнители с помощью предлагаемой обогреваемой емкости для клея осуществляется следующим образом.
Тканый армирующий наполнитель крепится к механизму 3 для равномерного перемещения наполнителя по столу 2, с целью исключения возможности провисания ткани и гарантии точного нанесения клеевого состава. Обогреваемая емкость для клея размещается над столом 2 на высоте, необходимой для осуществления нанесения расплавленного клеевого состава на поверхность тканого армирующего наполнителя (фиг. 2). Клеевой состав, подаваемый в полость емкости через перекрываемое отверстие 5 в стенке ее корпуса 1, предварительно обогревают нагревателем до определенной температуры, снижая его вязкость до заданного минимального уровня. В полости обогреваемой емкости с клеевым составом создается повышенное давление воздуха или газа путем сообщения ее полости через перекрываемое отверстие 4 с внешним источником повышенного давления воздуха или газа (на рисунке не показано), и за счет этого и за счет вытеснения клеевого состава из ее полости через дозирующие отверстия 6 в днищевой части осуществляется, при равномерном перемещении по столу 2 тканого армирующего наполнителя механизмом 3, струйное нанесение расплавленного клеевого состава на поверхность тканого армирующего наполнителя в виде не сплошной пленки или в виде дискретных участков. Причем при оптимально отрегулированном расстоянии между обогреваемой емкостью для клея и поверхностью тканого армирующего наполнителя обеспечивается ограничение глубокого проникновения клеевого состава в структуру волокна.
После этого при совмещении клеевого состава с тканым армирующим наполнителем он охлаждается, начиная с момента первоначального контакта с волокнами наполнителя, и возвращается к своему исходному состоянию (максимальной вязкости) в течение коррелированного периода времени, так как волокна тканого наполнителя во многих случаях имеют тенденцию действовать как теплоотвод, быстро отводя тепло от клеевой композиции. При этом необходимо регулировать скорость охлаждения расплава клеевого состава с целью исключения возможности глубокой пропитки волокнистых структур наполнителя. Указанное условие обеспечивается оптимальной регулировкой расстояния между обогреваемой емкостью для расплава клея и поверхностью тканого армирующего наполнителя на столе 2 механизма 3 для равномерного перемещения наполнителя по столу 2.
Проведенные эксперименты с использованием предлагаемой обогреваемой емкости для клея в устройстве для нанесения клеевого состава на тканые армирующие наполнители показали эффективность ее работы по обеспечению создания эффективного армирующего наполнителя с адгезионным составом с повышенной проницаемостью, что подтверждается фотографиями микроструктуры поверхности армирующего угленаполнителя с нанесенным клеевым составом (с различным увеличением), приведенными на фиг. 4, 5 и 6.
Использование предлагаемой обогреваемой емкости для клея устройства для нанесения клеевого состава на тканые армирующие наполнители обеспечивает создание эффективного армирующего наполнителя с адгезионным составом с повышенной проницаемостью, который обеспечивает формование бездефектных деталей и конструкций из ПКМ по технологиям «закрытого» безавтоклавного формования (VaRTM, RTM и др.) с равномерной микроструктурой, что способствует незначительному разбросу физико-механических характеристик и приводит к снижению коэффициента вариации показателей прочности, что ее выгодно отличает от прототипа.
Информация, принятая во внимание при составлении заявки:
1. Патент на полезную модель РФ №18473, опубл. от 27.06.2001, Бюл. №18.
2. Патент РФ №2471570, опубл. от 10.01.2013, Бюл. №1 - прототип.