Получение аналога углеродной однонаправленной ленты
УОЛ-300Р НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НИТЕЙ TOHO TENAX 3К
К.С. Габриельс, А.В. Калгин, А.М. Кудрин, Д.В. Полухин
НВЛ «Композиционные материалы»
Последние годы характеризуются всплеском интереса к углепластикам, которые, благодаря обеспечению высокой прочности и низкой плотности конструкциям по сравнению с металлическими конструкциями, находят широкое применение в народном хозяйстве. Среди довольно скудного разнообразия углеродных лент, используемых в качестве наполнителей углепластиков, наибольшее распространение в России получила углеродная однонаправленная лента конструкционного назначения УОЛ-300 на основе углеродных крученых нитей отечественного производства УКН 3К или УКН 6К. К недостаткам углеродных нитей УКН можно отнести низкие прочностные характеристики и высокую стоимость, что, в свою очередь, приводит к высокой стоимости углеродных лент на их основе. В то же время западные аналоги углеродных нитей УКН обладают большей жесткостью, значительной прочностью при растяжении и сжатии и существенно дешевле по сравнению с нитями УКН. Поэтому целью настоящей работы являлось получение аналога ленты УОЛ-300Р с использованием высокомодульных нитей иностранного производства на примере нитей TOHO TENAX 3К. Замена нитей УКН 3К нитями TOHO TENAX 3К позволило получить аналог ленты УОЛ-300Р с высокими прочностными свойствами и низкой себестоимостью, в отличие от ленты УОЛ-300Р на основе нитей УКН 3К.
В основе получения аналога углеродной однонаправленной ленты УОЛ-300Р лежит изготовление текстильных структур полотняного переплетения углеродных TOHO TENAX 3К и стеклянных нитей ВМПС, расположенных друг относительно друга в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Нити, идущие вдоль ленты, называют нитями основы, а нити, идущие поперек ленты, − нитями утка. Принципиальная схема выработки углеродных однонаправленных прекурсоров на примере аналога УОЛ-300Р с использованием лабораторного технологического комплекса получения прекурсоров показана на рисунке.
Нити основы TOHO TENAX 3К (2), сматываемые с бобин на шпулярнике (1), проходили через концентрирующее бердо (3), огибали натяжной барабан товарного регулятора (4), скало (5) и принимали горизонтальное положение. Далее, они проходили через глазки галев ремизок (7), перемещающих нити основы в вертикальном направлении для образования зева. В зев рапирой (10) вводилась уточная нить ВМПС, которая прибивалась к опушке ленты бердом (8), совершающим возвратно-поступательное движение. У опушки ленты нити основы, переплетаясь с нитью утка, образовывали аналог УОЛ-300Р, который огибал грудницу, вальян (11), направляющие валики (14) и навивался на товарный валик (15). Для более плотного наматывания ленты на товарный вал в лабораторном технологическом комплексе получения прекурсоров применялся прижимной вал (16).
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».
УДК 54.051