2.1 Технология изготовления композиционного материала

1. Транспортирование

Транспортировать гранулированный ПА-6 и модификаторы со склада на участок изготовления нанокомпозиционных материалов.

2. Засыпка

Гранулированный ПА-6 засыпается в бак-приемник установки криогенного измельчения.

3. Охлаждение

Включить установку криогенного измельчения. Жидкий азот подается автоматически. При достижении необходимой температуры (-40…-60^оС) включается конвейер подачи охлажденного материала на измельчение.

4. Измельчение

Измельчить охлажденный гранулят в порошок.

5. Просеивание

Просеиваем порошок на вибросите с размером ячейки 180 мкм. Порошок имеющий размер частиц более 180 мкм отправляется на повторную переработку.

6. Контрольная

Контролировать размер зерна. Размер зерна должен быть в пределах 50…200 мкм. Контроль осуществлять в лаборатории ЦЗЛ.

7. Сушка

Просушить порошок в печи при температуре 100^оС в течении двух часов.

8. Контрольная

Контролировать влажность порошка. Контроль осуществлять в лаборатории ЦЗЛ.

9. Засыпка

Просушенный материал (ПА-6) загружаем в бак смеситель в количестве 15 кг. Взвешивание проводим на весах электронно-цифровых с ценой деления не более 1 г.

10. Дозирование

Включить дозатор. Добавить модификатор в необходимом количестве (производиться автоматически).

11. Приготовление композиции

Включить смеситель. Перемешать порошок до получения однородной массы. Время перемешивания двадцать минут.

12. Контрольная

Контролировать однородность материала и его состав. Контроль осуществлять в лаборатории ЦЗЛ.

13. Транспортирование

Транспортировать годный материал на участок нанесения покрытий.

2.2 Исследования фракционного рассева и структуры порошка

Пользуясь цифровыми весами модели ВСН-1,5/0,1-3 (точность 0,1 грамма, максимальный измеряемый вес 1,5 кг.), взвесил 1 кг. порошка ПА6, измельченного на установке криогенного помола производства фирмы НТООО “Гурт”.

Взвесив порошок, приступил к подготовке к работе вибропривода ВП-30Т и анализатора (Рис.1).

Виб­ро­при­вод ВП-30Т пред­на­зна­чен для со­об­ще­ния возвратно-поступательных винтовых ко­ле­ба­ний технологическому оборудованию, используемому при проведении ситового анализа и разделении сыпучих материалов по размеру частиц.

Выполнение работы:

Подключить виб­ро­при­во­д к сети электропитания.

а) Отвернуть гайки 6 (рис.1) на 20…25 мм выше устанавливаемого анализатора.

б) Приподнят траверсу 5 до упора в шайбы гаек;

в) Установить анализатор из 5 сит, опустил траверсу и затянул гайки;

г) Включить виб­ро­при­во­д;

д) Выключил виб­ро­при­во­д по окончании 10 минут рассева, выставленного на таймере;

е) Отвернуть гайки 6 на расстояние 5…10 мм от траверсы 5, приподнимая траверсу, снял анализатор.

Рассев 1 кг. ПА6 производился за три раза с приблизительной загрузкой равного количества порошка. Рассеивание проходило в течении 10 минут каждую партию засыпаемого порошка, выставляя время на таймере. Сеял через 5 наборов сит с величиной ячеек: 0,8 мм; 0,63 мм; 0,4 мм; 0,2 мм; 0,08 мм.

Просеяв порошок и расфасовав его по пакетам, взвешивал на весах ВСН-1,5/0,1-3 с учетам веса пакетов.

Рисунок 1 – Вибропривод ВП-30Т с анализаторм

1 – вибропривод ВП-30Т; 2 – сито; 3 – крышка; 4 – поддон; 5 – траверса; 6 – маховичок; 7 – шпилька; 8 – контргайка; 9 – прижим; “а” – отверстие

Результаты:

Фракции от 400 мкм до 800 мкм состояли из недоизмельченного гранулята и технического мусора, их вес составил 5,5 грамма.

Фракция от 200 мкм до 400 мкм составила 524,2 грамма.

Целевая фракция от 80 до 200 мкм составила 447,4 грамма.

Фракция меньше 80 мкм осталась в поддоне 4 (рис.5) и составила 11,3 грамма.

В результате сложения веса получившегося порошка просчитываются потери при фасовке и просыпании, составляющие 11,6 грамм.

Результаты приведены в диаграмме показанной на рисунке 2.

Рисунок 2- Диаграмма фракционного рассева порошка ПА6, измельченного криогенным способом, в граммах

По результатам исследований видно, что наибольшее количество порошка, получаемго криогенным способом, составляет фракция от 200 до 400 мкм.(524,2 грамма). ПА–6 рисунок 3 а) с фракцией 200<d<400мкм (525 грамма), ПА6 рисунок 3 б) с фракцией от 80 до 200 мкм (447,4 грамма) она же является целевой фракцией. Подводя итоги, очевидно, что криогенная установка производства фирмы НТООО “Гурт” несправляется с техническим заданием по производству целевой фракции порошка ПА6.

Одним из недостатков в работе линии криогенного помола полиамида (производства НТООО «Гурт») является склонность к агломерации частиц полимерного материала, за счет возникновения нескомпенсированного заряда на поверхности частиц при трибозарядке. Газоразрядная лампа, предназначенная для снятия статического заряда, не обеспечивает в достаточной степени нейтрализацию частиц, т.к. расположена на промежуточной стадии получения порошка, а именно, перед просеивателем, в котором дисперсные частицы снова поляризуются. Агломерат порошка ПА-210/310 забивает ячейки просеивателя и тем самым препятствует качественному разделению целевой фракции.

Результаты оптических исследований дисперсных частиц полиамидов:

а) б)

а) ПА–6 (200<d<400мкм.); б) ПА–6 (80<d<200 мкм., криогенное измельчение).

Рисунок 3 – Характерный вид дисперсных частиц полиамидов

На рисунке 3 представлен характерный вид порошков ПА6-210/310, полученный по криогенной технологии измельчения полимерного гранулята. Частицы ПА6-210/310 характеризуются наличием острых кромок и не имеют правильных геометрических форм.

Снимки получены при помощи цифрового фотоаппарата и универсального измерительного микроскопа УИМ 21 Рисунок 4.

Таблица 1. Технические параметры универсального измерительного микроскопа УИМ 21.

Пределы измер. по осям, мм
Тип	Цена деления, мм	X	Y	Z	Увеличение, крат	Измерение
УИМ-21	0,001	200	100	100	150	оптич.

По роду работ, которые можно производить на микроскопе, он является универсальным в полном смысле слова. Универсальный измерительный микроскоп применяется как на заводах машиностроительной и приборостроительной промышленности, в научно-исследовательских институтах. • Пределы измерения длин: в продольном направлении 200 мм; в поперечном направлении 100 мм. • Предел измерения углов 360 град. • Цена наименьшего деления спирального окулярного микрометра 0,001 мм. • Габаритные размеры 1145х1060х705 мм. • Масса микроскопа 414 кг.

Рисунок 4- Универсальный измерительный микроскоп УИМ 21

Одним из недостатков в работе линии криогенного помола полиамида (производства НТООО «Гурт») является склонность к агломерации частиц полимерного материала, за счет возникновения нескомпенсированного заряда на поверхности частиц при трибозарядке. Газоразрядная лампа, предназначенная для снятия статического заряда, не обеспечивает в достаточной степени нейтрализацию частиц, т.к. расположена на промежуточной стадии получения порошка, а именно, перед просеивателем, в котором дисперсные частицы снова поляризуются. Агломерат порошка ПА-210/310 забивает ячейки просеивателя и тем самым препятствует качественному разделению целевой фракции.

Геометрия частиц полиамидов несомненно влияет на качество получаемой поверхности, на сплошность формируемого покрытия, т.к. шарообразные частицы более плотно упакованы, чем частицы «неправильной» оскольчатой формы.