Способ отверждения композитного материала и устройство для его осуществления

Способ отверждения композитного материала и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к области промышленного производства изделий из композитных материалов.

Известен способ управления процессом прессования изделий из полимерного материала (см. патент на изобретение №2116886, опубл. 10.08.1998), в котором в процессе отверждения изделия в пресс-форме периодически измеряют диэлектрический параметр материала, сравнивают его с эталонным значением и по достижении оптимальной величины характеристики материала отключают нагрев. Эталонное значение определяют по графику, представляющему собой корреляционную зависимость изменения прочности и диэлектрической проницаемости от времени отверждения. Данные получены с помощью механических испытаний на растяжение образцов, изготовленных по технологическому процессу прессования отверждаемого изделия.

Недостаток способа заключается в том, что при определении эталонных значений могут иметь место определенные погрешности.

Известен также способ отверждения композиционного материала на основе эпоксифенольного связующего марки ЭНФБ (см. патент на изобретение №2170745, опубл. 20.07.2001). Способ включает ступенчатое нагревание компонентов материала от комнатной температуры до максимальной температуры отверждения и выдержкой на ней до получения отвержденного материала. Вначале компоненты нагревают до Τ₁=128-132°C со скоростью V₁=0,8-1,2°C/мин, выдерживают при Τ₁ в течение τ₁=28-32 мин, после чего нагревают до максимальной температуры отверждения (175±1)°C со скоростью V₂=1,8-2,2°C/мин. В ходе нагревания проводят постоянное измерение величин электропроводимости и тангенса угла диэлектрических потерь, а процесс отверждения завершают при достижении постоянных во времени значений указанных величин.

Данный способ включает измерение параметров, при котором могут иметь место погрешности, отрицательно влияющие на конечный результат процесса отверждения композитного материала.

Задача заявляемого изобретения состоит в упрощении технологии отверждения композитного материала.

Технический результат заключается в сокращении трудоемкости изготовления изделий из композитного материала.

Технический результат достигается способом отверждения композитного материала, включающим нагревание поверхности изделия до максимальной температуры отверждения с заданной скоростью и выдержку до отверждения материала.

Новое заключается в том, что для нагревания используют источник инфракрасного излучения. Сначала нагревают до температуры 125-130°C со скоростью 1-1,5°C/мин, выдерживают при этой температуре в течение 25-30 мин. Затем нагревают до температуры (170±1,5)°C со скоростью 5,5-6,5°C/мин, выдерживают при этой температуре в течение 20-25 мин. Отключают нагрев и оставляют остывать при комнатной температуре.

Заявляемый способ отработан в ходе экспериментов, которыми подтверждена его высокая эффективность.

Предложенный способ отверждения композитного материала был разработан в результате проведения ОКР на основе технического задания, содержащего требуемые параметры прочности готового изделия. Полученные с помощью разных режимов отверждения образцы материала проверялись на механическую прочность методом растяжения. В результате были найдены оптимальные интервалы температур нагрева - 125-130°C и 170±1,5°C - и периоды времени нагрева. В исследовании на основании заданных постоянных величин прочности материала готового изделия были определены интервалы зависимых переменных величин - температуры и времени нагрева.

Устройство для осуществления способа отверждения композитного материала по п. 1 содержит электронный блок управления процессом нагрева, связанный с источником нагрева, который выполнен в виде инфракрасного нагревателя. Нагреватель установлен над нагреваемым изделием на расстоянии 1,3-1,6 м. Устройство содержит, по крайней мере, один датчик температуры нагреваемой поверхности.

Данный способ позволяет достичь вышеуказанный технический результат - сокращение трудоемкости изготовления изделий из композитного материала.

Способ отверждения композитного материала, включающий нагревание с использованием источника инфракрасного излучения поверхности изделия до максимальной температуры отверждения с заданной скоростью и выдержку до отверждения материала, отличающийся тем, что сначала изделие нагревают до температуры 125-130°С со скоростью 1-1,5°С/мин, выдерживают при этой температуре в течение 25-30 мин, затем нагревают до температуры 170±1,5°С со скоростью 5,5-6,5°С/мин, выдерживают при этой температуре в течение 20-25 мин, отключают нагрев и оставляют остывать при комнатной температуре.