Технология получения препрега на основе углеродной ленты уол-300р

М.Ю. Воскобойник, Д.В. Полухин, О.А. Караева, А.М. Кудрин

НВЛ «Композиционные материалы»

В производстве полимерных композиционных материалов (ПКМ) одной из основных задач является получение высококачественного материала. Препреги на основе однонаправленных углеродных волокон и эпоксидных клеевых связующих, применяемые в данной отрасли, решают этот вопрос. Настоящая работа посвящена разработке индивидуального технологического процесса по получению клеевого препрега на основе однонаправленных углеродных лент с применением нитей основы TOHO TENAX 3К, уточных нитей из стекловолокна ВМПС (аналог ленты УОЛ-300Р [1]) и расплавного связующего на эпоксидной основе Т-6815 методом горячего расплава на опытном технологическом комплексе пропитки COS.T.A.

В полученном препреге процентное соотношение содержания армирующего материала к связующему составляет 60:40, поверхностная плотность равняется 140 г/м², что соответствует предъявляемым общим требованиям.

При пропитке ленты расплавным связующим методом горячего расплава так же использовали вспомогательные материалы: силиконизированную бумагу (на начальном этапе), полиэтиленовую пленку, которую затем накладывали для предотвращения склеивания слоев в конечном продукте. Рулоны бумаги устанавливали в размотчики (Р2 и Р3) пропускали непропитанной стороной вверх через дозирующий вал, систему валков и каландров. Рулон аналога углеродной ленты УОЛ-300Р разместили на размотчик Р1. Конец бумаги, установленной на Р2, подклеивали на картонную гильзу в намоточном устройстве Н₃. Полиэтиленовую разделительную пленку устанавливали в размотчик Р6, пропускали через натяжители и каландр К7. Бумагу, протянутую от Р3, и полиэтиленовую пленку подклеивали на гильзу в конечном намоточном устройстве Нк. Обогреваемые каландры К4 и К5 заранее были запущены и их температура составила 140 ºС. На дозирующем цилиндре установили температуру 90 ºС, а на нагревательной панели 135 ºС, для охлаждающего стола выставили температуру 15 ºС. Затем на всех каландрах установили необходимые зазоры. Подогретое связующее подавалось в карман между дозирующими 1 и 2 валами, которые вращались со скоростью равной 63% от скорости основного вала. Валы 1 и 2 вращались на встречу друг другу. Из этого кармана связующее поступало в зазор и делилось поровну между двумя валами, а с вала 2 переносилось на охлаждаемую бумагу, образуя пленку. В процессе прохождения через обогреваемые каландры К4 и К5, связующее в виде пленки вместе с углеродной лентой, находящееся между слоями бумаги, плавилось и впитывалось в ленту.

В процессе получения препрега в реальном времени при помощи автоматизированной системы QMS-12 MAHLO осуществляли непрерывный неразрушающий контроль поверхностной плотности получаемого материала и сравнивали с предварительно рассчитанным значением и с заданными параметрами. На заключительном этапе процесса пропитки рулон препрега заданной длины сняли с намотчика Нк, упаковали, промаркировали и поместили в холодильник с температурой 15 ºС.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках госзаказа № 3.8548.2013 «Модификация полимерных связующих и разработка технологических процессов изготовления деталей из полимерных композиционных материалов безавтоклавным методом».

Литература

1. ГОСТ 28006-88. Лента углеродная конструкционная. Технические условия. – М.: Госстандарт Союза ССР: Изд-во стандартов, 1988. – 15 с.

УДК 537.621