СПОСОБ ПРОПИТКИ ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА СВЯЗУЮЩИМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR SOAKING OF FIBROUS MATERIAL WITH BINDING AGENT, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Предлагаемый способ относится к способам пропитки волокнистых материалов: угле-, стекло-, органотканей от одного до нескольких слоев, а также текстильных тканей различного плетения толщиной от 0.1 до 5 мм вязкими связующими и может быть использовано в электроизоляционной промышленности, судо-, авиа-, машиностроении для производства лакотканей, печатных плат и полимерных композиционных материалов.
Известен способ пропитки стеклоткани связующим, согласно которому связующее продавливают сквозь стеклоткань из пропитывающего барабана, по которому она движется, в ванну. При этом одновременно со связующим на стеклоткань подают инициирующий газ, что способствует лучшему проникновению связующего через стеклоткань. Устройство для осуществления этого способа содержит пропитывающий барабан с рядом отверстий, расположенных по образующей барабана, и патрубок для подачи связующего в барабан с установленным на патрубке соплом для подачи инициирующего агента, причем в зоне расположения отверстий выполнено углубление (А.с СССР №546671, D06B 1/6, опубл.15.02.77).
Недостатком известного способа и устройства является то, что связующее продавливают через стеклоткань только один раз и оно не встречает противодавления с наружной стороны, что не обеспечивает качественной пропитки внутри нитей стеклоткани.
Наиболее близким, принятым за прототип является способ, при котором смолу под давлением подают против движения пучков волокон, проходящих через сужающуюся камеру, за счет чего происходит вдавливание смолы в волокна.
Способ осуществляют в устройстве для пропитки пучков волокон полимером, содержащем камеру, которая принимает пучок волокон из входного отверстия и она снабжена проходом для перемещения волокон к сужающему каналу, при этом значительная часть длины входной камеры сходит на конус в направлении сужающего канала, который имеет площадь поперечного сечения меньше, чем площадь поперечного сечения входного отверстия для волокна, и за счет этого происходит вдавливание полимера в пучок волокон (Патент США №6387179 B1, 2002).
Недостатком прототипа является то, что способ и устройство не обеспечивают пропитку тканых волокнистых материалов вязким связующим с достаточной скоростью и делают невозможным пропитку нескольких слоев тканых волокнистых материалов из-за вертикального расположения устройства, так как выходу воздуха из них препятствует уточная нить. Кроме того, вязкие связующие при прохождении волокнистых материалов через сужающий канал клинят их движение.
Задачей изобретения является создание процесса пропитки волокнистого материала связующим, который позволял бы пропитывать вязким связующим волокнистый материал различной толщины и плетения, а также несколько его слоев, обеспечивал равномерность наноса связующего на волокнистый материал и сводил к минимуму наличие в пропитанном волокнистом материале инкапсулированного воздуха (пустот).
Поставленная задача решается тем, что предложенный способ, включающий подачу связующего под давлением в камеру устройства для пропитки в направлении, противоположном движению волокнистого материала, отличается тем, что связующее неоднократно продавливают через волокнистый материал то с одной, то с другой стороны поочередно, а также втирают и вдавливают в него посредством скругленных перегородок устройства для пропитки.
Поставленная задача решается также тем, что устройство для осуществления способа, включающее камеру, которая принимает волокнистый материал из входного отверстия и снабжена проходом для перемещения волокнистого материала и трубопроводом для подачи в нее связующего, отличается тем, что камера состоит из П- или Г-образного корпуса, внутри которого по краям закреплены вкладыши, имеющие равную высоту, большую, чем высота стенок П-образного или стенки Г-образного корпуса, а между ними расположены пуансон, под который выведен трубопровод для подачи связующего в камеру и ползун со скругленными перегородками, расположенными перпендикулярно направлению движения волокнистого материала, снабженный фиксирующим механизмом перемещения, имеющие высоту, меньшую высоты вкладышей, а длину. равную ширине пропитываемого волокнистого материала. Кроме этого устройство снабжено крышкой, крепящейся на вкладышах и имеющей ответную площадку для пуансона, а также скругленные перегородки, расположенные параллельно скругленным перегородкам ползуна со смещением относительно них и равной с ними длины, при этом поверхности соприкосновения всех деталей устройства пришлифованы и плотно примыкают друг к другу.
В устройстве для осуществления способа пропитки волокнистого материала пуансон может иметь П-образную форму.
Заявляемый способ пропитки волокнистого материала связующим, осуществляемый в предлагаемом устройстве, позволяет качественно пропитывать вязким связующим волокнистый материал различной толщины и плетения, а также несколько его слоев, обеспечивает равномерность наноса связующего на волокнистый материал и сводит к минимуму наличие в пропитанном волокнистом материале инкапсулированного воздуха (пустот) за счет «вымывания» (выдавливания) его из волокнистого материала путем неоднократного продавливания связующего через волокнистый материал то с одной, то с другой стороны поочередно. При этом «фронт» движущегося навстречу волокнистому материалу связующего гонит перед собой вытесненный из волокнистого материала воздух, не давая ему двигаться вслед за волокнистым материалом. Кроме того, на скруглениях перегородок устройства образуются зоны повышенного давления связующего, создаваемые, с одной стороны, давлением связующего, движущегося навстречу волокнистому материалу, а с другой - давлением связующего, вовлеченного под скругления перегородок устройства движущимся волокнистым материалом. При этом связующее втирается и вдавливается в волокнистый материал скруглениями перегородок, что также способствует улучшению качества пропитки. Перегибы волокнистого материала на скруглениях перегородок приводит к смещению волокон в нитях волокнистого материала то в одну, то в другую сторону относительно друг друга, что способствует вовлечению связующего внутрь нитей, т.е. более глубокой пропитке.
Устройство для осуществления предлагаемого способа пропитки волокнистого материала связующим представляет собой камеру, образованную совокупностью П- или Г-образного корпуса, расположенными внутри него пуансона, ползуна, закрепленных по их торцам вкладышей и крышки, крепящейся на вкладышах. П- или Г-образная форма корпуса обеспечивает удобное размещение в нем вкладышей и находящихся между ними пуансона, под который выведен трубопровод для подачи связующего, и ползуна, снабженного фиксирующим механизмом перемещения. Разница в высотах вкладышей, стенок П-образного или стенки Г-образного корпуса и пуансона с ползуном обеспечивает проход волокнистого материала через камеру под крышкой устройства над пуансоном и ползуном. Плотные примыкания пришлифованных поверхностей деталей устройства друг к другу обеспечивает герметизацию камеры по бокам устройства. Имеющаяся на крышке ответная площадка для пуансона совместно с пуансоном, поднимающимся под давлением связующего и прижимающим к ней волокнистый материал, а также равенство длин пуансона и ответной площадки для него ширине пропитываемого волокнистого материала обеспечивают герметизацию камеры на выходе из нее волокнистого материала и обеспечивают регулировку давления отжима связующего давлением подаваемого через трубопровод под пуансон связующего. П-образная форма пуансона обеспечивает равномерное распределение под ним связующего и поднятие пуансона под его давлением. Равенство длин ползуна со скругленными перегородками и скругленных перегородок крышки ширине пропитываемого волокнистого материала, а также расположение скругленных перегородок крышки параллельно скругленным перегородкам ползуна со смещением относительно них перпендикулярно движению пропитываемого волокнистого материала в совокупности с волокнистым материалом обеспечивают герметизацию камеры на входе в нее волокнистого материала. Так как скругленные перегородки препятствуют сквозному прохождению связующего через камеру и заставляют его неоднократно продавливаться то с одной, то с другой стороны поочередно через движущийся волокнистый материал, имеющий перегибы на скруглениях перегородок, давление связующего гасится. Кроме того, определенная часть связующего идет на пропитку движущегося волокнистого материала и уносится им. В результате всего этого фронт движения связующего навстречу волокнистому материалу останавливается в месте, определяемом плотностью волокнистого материала, а также вязкостью, давлением и скоростью подачи связующего. Фиксирующий механизм перемещения ползуна регулирует скорость подачи связующего путем изменения ширины щели между пуансоном и ползуном, через которую связующее поступает в камеру. Таким образом, вышеназванные отличительные признаки в совокупности обеспечивают достижение заявленного технического результата.
На фиг.1 представлен общий вид устройства с П-образным корпусом.
На фиг.2 представлен общий вид устройства с Г-образным корпусом.
На фиг.3 изображен поперечный разрез А-А фиг.1 и фиг.2.
На фиг.4 изображен поперечный разрез А-А фиг.1 и фиг.2 во время работы устройства.
Устройство для осуществления способа пропитки волокнистого материала связующим представляет собой камеру, образованную П- или Г-образным корпусом 1, крышкой 2 и двумя пришлифованными к ним вкладышами 3, один из которых снабжен трубопроводом 4. Внутри камеры между вкладышами 3 размещены пуансон 5, пришлифованный к стенке корпуса 1 и вкладышам 3, имеющий полость 6 (фиг.3 и фиг.4), сообщающуюся с трубопроводом 4, и ползун 7, пришлифованный и герметично прилегающий к вкладышам 3 и дну корпуса 1. Ползун 7 имеет скругленные перегородки 8 и фиксирующий механизм перемещения 9. На крышке 2 также имеются скругленные перегородки 10, расположенные параллельно скругленным перегородкам 8 ползуна 7 со смещением относительно них, а также ответная площадка 11 (фиг.3) для пуансона 5. Устройство крепится и удерживается в собранном виде струбцинами 12 или любыми другими видами крепежа.
Пропитку волокнистого материала связующим в данном устройстве осуществляют следующим образом. С помощью фиксирующего механизма перемещения 9 пододвигают ползун 7 к пуансону 5 и обеспечивают его примыкание к стенке корпуса 1. Пропускают волокнистый материал 13 под крышкой 2 над ползуном 7 и пуансоном 5 между вкладышами 3. Через трубопровод 4 под давлением подают в полость 6 пуансона 5 связующее. При этом пуансон 5 поднимается и прижимает волокнистый материал 13 к ответной площадке 11 для пуансона 5 крышки 2, обеспечивая герметизацию выходного отверстия камеры. Устанавливают требуемое для отжима связующего давление пуансона 5 на волокнистый материал 13. Посредством фиксирующего механизма перемещения 9 отодвигают ползун 7 от пуансона 5, при этом между ними образуется щель, через которую связующее поступает в камеру устройства, образованную ползуном 7 со скругленными перегородками 8, вкладышами 3, крышкой 2 со скругленными перегородками 10 и поднятым пуансоном 5 в совокупности с ответной площадкой 11 для него. Изменением ширины щели между пуансоном 5 и ползуном 7 устанавливают нужную скорость подачи связующего в камеру и протягивают через нее волокнистый материал 13 со скоростью, необходимой для получения препрега с требуемым количеством нанесенного связующего.
Заявляемые способ и устройство для пропитки волокнистого материала связующим обеспечивают возможность качественной дозированной пропитки волокнистого материала различной толщины и плетения, а также нескольких его слоев вязким связующим.