Композиционные материалы на основе полиуретанов
..pdfлучаемые блок·и прямоугольной формы шир·иной до 2 :.t и ·высо той 0,7-1 м (в за•висимости от ·плотности ППУ) разрезали на· куски и далее (после 24-часового вызревания) из них ·по шаб- лону вырезали изделия нужной формы. Подушки из пенапла-
ста обертывали мешков.иной, приклеивали к -ним скроенный че
хол 'И получали сидения, готовые для установки в автомобиль.
Этот метод долгое время конкурировал с процессом горячего·
формования, пока в автомобилестроении не перешли на высоко
упругие формованные ППУ холодного формования. Получение подушек сидений методом горяче
г о фор м о в а н и я. Этот метод, хорошо освещенный в литера туре [6, 7), состоит из следующих стадий: нанесение раздели тельной смазки на внутреннюю поверхность формы; заливка·
реакционной смеси в форму; образование вспененного полиуре-
тана; нагрев формы для от.верждения ППУ и расп.'Нtвления смазки; извлечение изделия из формы.
Цикл формования ·прост и достаточно быстр: фор~tу, ·нагре тую до 35 °С, покрывают разделительной смазкой и заполняю'Г
реакционной смесью из специальной смесительной головки. Ско
рость подачи ·ком.понентов должна быть согласована с д'Iшже
нием транспортера для заливки в форму заданной дозы компо зиции (см. с. 208). Далее форму закрывают и подают в печь,
в которой она за 3-4 мин нагревается с |
35 до 100 °С. Затем |
фор,му выдерж,ивают 6-7 мин при 175 ос |
для окончательного· |
отверждения и расплавления смазки. Изделие извлекают, а фор ма вновь поступает tпод заливку. Весь щикл продолжается 9- 10 мин. Подушки подвергают 2-часовой термообработке при· 121 ос для окончательного отверждения ППУ. Конечный мате
риал имеет ·не гладкую, а ячеистую поверхность.
Получение подушек сидений из высокоупру гого пенапласта методом холодного формова-
н ·и я. Высокоупругие формованные ППУ отлJrчаЮтся от ППУ,
получаемых методом горячего формования, более коротю-1м цик лом изгот.овлен.ия, существенно 'более низкой темnературой на грева формы и отсу'Гствием необходимости в термообработке
после извлечения материала из формы. В принциле формование
можно ·проводить и без подогрева, но поверх,ность пзде.iiИЯ по
лучается более гладкой, если форму перед зали·вкой нагреть дО·
55 ос '[8]. Оба процесса формованиягорячий и холодный
очень похожи как по способу приготовления исходных композп ций, так и по конструкции заливочных машин. На первых эта пах раз•ви'Гия технологи·и горячего формования использовали весьма трудоемкий и .малоэффективный метод «раскрытия» яче
ек (т. е. превращения изолированных ячеек в сообщающиеся открытые) и уменьшения сморщивания (скорчинга) изделия. Этот метод состоит в многократной механической деформации (проминании) свежеприготовленного ППУ. Усовершенстnование
рецептур и технологии процесса позволило теперь полностью
отказаться от этой операции.
123
Ниже ·приведены типичные рецептуры для изготовления по
душек сидений ·из ППУ методами горячего и холодного формо
.вания:
|
Компонент композиции |
Содержание, |
||
|
масс. ч. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Горячее формование |
||
:Простой полиэфир Мультранол Е-9124* |
100 |
|||
Вода . . . . . . . . . |
3,5 |
|||
Аминный катализатор Найакс А-1** |
о, 10-0,15 |
|||
ПАВ L-520** |
. |
|
1,0 |
|
Октоат олова*** . . . . |
О, 13 |
|||
Изоцианат |
Моидур |
ТД-80* |
Изоцианатный ин |
|
|
|
|
|
декс 103 |
|
|
Холодное формование |
||
:Простой |
полиэфир |
Мулътранол-3901* |
60 |
|
Привитой |
полимер-полиол*· **· 4* |
40 |
||
Вода . |
|
|
|
2,9 |
ДАБКО5* |
|
. . . . . . . |
0,3-0,6 |
|
Аминный катализатор Найакс А-2** |
о, 1-0,2 |
|||
ПАВ L-5303** |
, . . . . . |
1,0-1,5 |
||
Аминный |
катализатор Найакс А-4** |
или |
||
ДМ-70S* . . . |
|
0,3-0,5 |
||
Дибутилоловодилаурат** |
0,0-0,05 |
|||
Смесь ПИЦ: ТДИ=1: 4*· 7* |
Изоцианатный Jiн |
|||
|
|
|
|
декс 100-108 |
• Фирма «Мобэi! кемнкп:о.
••Фирма сЮннон карбаllд:о.
•••Фирма сМета1111 энд термит корп.:о.
•• Продукты Hallaкc 34-28 фирмы сЮнион карбаi!д:о; PU-3119 · 11 ·
ПУ-3699- фирма сБаАер:о; Мупьтраио11 Е-9148- фирма сМобэll кeMIПI:II»,
•• Фирма сЭр Продакт энд ке·микп ннк:о.
ео Фирма сДжефферсои кемик11 корп:о.
7• Продукты Моидур Е-422 11 Моидур Е-446 - фирма ~МобЭА кемнкп:о.
Плотность ППУ горячего формования составляет обьiЧ·но 32, ·а холодного- 48 кг/м3• Физико-меха•нические свой<:т.ва обоих
типов пенапластов вполне удовлетворительны, основнь1е разли
чия между ними- в значениях эластич·ности по отскоку, удли
нения и гистерезисных потерь. По сравнению с ППУ горячего
.формования высокоупругие ППУ имеют меньшее относительное y.Jдli'HeHИe Пр•И разрыве •И более узкую ГИСтереЗИСНУЮ 'ПеТЛЮ
(р11с. 4.1). Для характеристики несущей способности эластич
ных пеноп.'!астов широко испо.'!ьзуют такой показатель, как твердость при сдавливании образца на 25 и 65% от исходной
высоты*, иначе называемый «коэффициентом комфорта», 11ли
SАG-фа!Пором**, равный отношению нагрузок при 65 11
25%-ном сжатии. Как видно 11з рис. 4.1, площадь гистерезисной
петли у обычного ППУ значительно больше, чем у высокоупру гого пенопласта, а SАG-фактор составляет 2 11 3 соответст
венно.
* В анr,lоязычной литературе эту величину обозначают 65/25 ILD (ln-
dentation Load Deflection).
** От анr.1ийскоrо sag- прогпб, оседание.
124
а
#О
65%R
JЗО |
1 |
|
т |
||
|
||
""'r::' |
1 |
|
1 |
||
>: |
1 |
|
.... |
||
~ 220 |
1 |
|
1 |
||
~ |
||
1 |
||
|
1 |
/10
2S |
63 |
23 |
65 |
|
Глgоцна |
OtJaiJnaDaнuн,% |
|
Рис. 4.1. Диаграмма наnряжениедеформация nеноnластов (R - равновес ная деформация). Площадь видентора 322 см2:
.а- обычный пеноппаст, SАG-фактор..,2; б- высокоупругнi! пеноппаст, SАG-фактор .. З.
ППУ •горячего формования применяются ·во м-ногих обла
стях, однако для подушек сидений автомобиля ·предпочтение от
дают все же ·высокоу;пругим ППУ, имеющим более высокий «коэффициент комфорта», т. е. являющимиен более эластичными при небольших нагрузках (25%) и более упругими при •с-ильном
сжатии (65%).
ГОРЮЧЕСТЬ ФОРМОВАННЫХ ПЕНОПЛАСТОВ
Полиуретаны, как и любые органические материалы, сго
рают, даже если в их состав введены специальные огнезащит
ные ;щба.вк·и (антипирены). Пенопласты в принципе нельзя сде
лать такими же негорючим•и, как, например, керамические из
делия, ОДНаКО МОЖНО умеНЬШИТЬ ИХ СКЛОННОСТЬ К •ВОЗГОраНИЮ
настолько, что они будут затухать при удалении источrнш..:а за
жигания, если этот источник не слишком мощный. Это дости
гается либо введе:Ни~м антишiреrюв, лi1бо специальной модифи
кацией макроструктуры пенопласта. Такие негорючие пенопла сты обладают •более высокой стойкостью к воспла·менению· и го
рению.
Любой полимерный материал должен от.вечать требованиям
опредеденных к.r~ассификационных ·испытаний, которые приняты
в технике и в промышленности в качестве показателей огн~стой
костн «В условиях ре:ального пожара». Некоторые из эп1х ·иопы
таний описаны в следующих разделах.
И с п ы т а н и е э л е м е н т о в в н у т р е н н ей о т д е л к и а в
т о м о б и .r1 я. Начиная с 1973 г. в США для всех деталей внут-
125
ренней отделки автомобиля были введены классификационные
испытания .по 'стандарту MVSS-302. С этого .времени материал подушек сидений, •сохраняя физ•ико-механические ·свойства, дол жен был одновременно соответствовать требованиям негорюче
сти ·по этому стандарту. Более того, пенопла.ст должен был
сохранять эту степень огнестойкости в течение по крайней мере· 12 мес. эксплуатации. Для достижения таких показателей в ре цептуру ППУ, получаемых ;методом горячего формования, стали вводить галогеналкилфосфаты в качест-ве огнезащитных доба
вок [9].
Заметим, что ППУ холодного формования большинства ма
рок более огнестойки и удовлетворяют, в частности, :vrелкомас
шта•бны:vr тестам на •невос:пламеняемость.
Испытание пенапластов для применения В;
а в и а ц и и. Очень жесткие требования к огнестойкости эластич
ных подушек сидений для .гражданской авиации предъявляет
Федеральное авиационное агентство США (FАА). Эти :vrетоды
испытаний описаны в стандарте FAA 25-853 и его модифика
циях, разработа·нных а.виационными компания-ми.
До последнего времени управление авиации США не выдви
гало специальных требований по дымавыделению ППУ, но с
1977 г. принято mостановление, согласно которому ППУ, ис
полъзуемые в а•виации, должны удовлетворять следующему тре
бованию: .при горении таких ППУ оптическая плотность ·обра зующегося дыма (определяемая при испытании в дымовой ка мере Национального бюро ста•ндартов) должна быть не более 100 уел. ед. через 90 с и не более 200- через 4 мин горения.
Известен ряд рецептур как обычных, так и высокоупругих «негорючих» ППУ, ·соответствующих требованиям ста·ндарта
FАА 25-853 и требованию по дымовыделению; одна из них при
ведена ниже:
|
Компонент композиции |
|
Содержание, |
|
|
|
масс. ч. |
||
|
|
|
|
|
Простой полиэфир Мультраиоп-7100* |
|
100 |
||
Толуилендиизоцианат Мондур-ТДВО* . |
|
42 |
||
Вода |
. . . |
|
|
3 |
Добавка |
Е-9402* |
|
|
2 |
ПАВ Е-9920* |
|
|
1,5 |
|
Октоат |
олова |
|
|
0,18 |
N-Этилморфолин |
. . . |
|
0,2 |
|
Катализатор Мобэй Е-9400* |
|
0,06 |
||
Фосrард |
2ХС20** . |
|
10 |
|
~зоцианатный индекс |
|
105 |
||
|
Физик~механические |
показатепи |
||
Кажущаяся плотность, кr/мз . . . . . . |
35 |
|||
Разрушающее напряжение при растяжении, кПа |
110 |
|||
Относительное удлинение при разрыве, |
% . . |
200 |
||
Раsрушающее напряжение при раздире, |
Н/см |
0,045 |
•Пронзводство фирмы «Мобэll кемнкп корп.:..
••Производство фирмы «Моисанто корп.».
126
Термин «негорючий» означает только соответствие ППУ оп
ределенным показателям при ла·бораторных испытаниях, но не
отражает поведение материала в условиях реального пожара.
ПРОТИВОУДАРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НАРУЖНОй ОТДЕЛКИ АВТОМОБИЛЯ
Полиуретаны уже давно зарекомендовали себя как материа лы для внутренней отделки, повышающие комфортабельность и
безопасность легкового автомобиля; они применялись прежде
всего в в•иде подушек сидений и мелких накладок. В наружной
отделке автомобиля полиуретан первоначально использовали
для изготовления бамперов на модели фирмы «Понтиак», при
чем их установка преследовала эстетические цели, сами же бам
nеры не рассматривались как реалЬ'ное средство защиты при
столкновении. Но именно с Э'I'ИХ бамперов начался бум в созда
нии деталей из полиуретана, призванных поглощать энергию удара [7д, 8д].
Новым стимулом для развития производст.ва бамперов явил ся пр·инятый в 1971 г. закон об обязательном оснащении авто
мобилей упругими бамперами, обеспечивающими безопа·сность
людей и сохра·нность автомобиля при столкновении на скорости
до 8 км/ч. С другой стороны, успехи технологии получения •из
делий из ПУ методом РИФ позволили быстро освоить промыш
ленное производство таких бамперов [9д, 10д]i.
Темпы роста 'Произ·водства бам.перОIВ из ПУ эластомеров бы
ли и остаются необычайно высокими: в 1968 г. на легковые ав томобили ·было установлено 40 тыс. бамперов, а в 1974 г.-
800 тыс. В 1980 г. было изготовлено 4,5 млн. бамперов, на что потребовалось около 7,5 тыс. т полиуретанового сырья.
Вконце 60-х годов первые типы •бам-перов ·Изготавливали
методом литьевого формования как из микропористого, так и из термоплаrстичного ПУ (ТПУ). Позднее бамперы стали де
лать из микроячеис11ого полиуретана; их стоимость была на
20% ниже стоимости бамперов из ТПУ. Такие ба,мперы, имев
шие толщину 20-80 мм и жестко крепленые к кузову, были
впервые установлены на автомобилях фирм «Понтиаю> и
«Форд» в 1970-1973 гг. [11 д] .
Требования безопасности при столкновении заставили изме
нить схему закрепления бамперов: они были выдвинуты вперед, и между ними п рамой автомобиля были помещены гидравли
ческие амортизаторы; снаружи все устройсrnо закрывалось об
лицовочной паиелью из пла·стика или резины.
Tai\ИYI образоУI, в первых бамперах полиуретаны выполняли
декоративные и частично защитные функции; в таких баУiперах
ноглощение энергии при ударах осуществлялось не полпурета ном, а Г•идравлическими амортизаторами.
Впервые полиуретаны стали выполнять и амортизпрующпе,
и декоративные функции в бамперах, установленных на авто-
127
мобилях марки «Форд-Мустанг» в 1974 г. Эти бамперы были
изготовлены •из интегрального ППУ, причем наружная корка
ППУ играла роль накладной декоративной панели. Бамперы
такого типа устанавливают и на современных а·втомобилях. Цельнаформованный передок автомобиля с запрессованной
металлической арматурой, закрепленный на гидравличесi<ИХ
амортизаторах, впервые был установлен на автомобиле марки «Шевроле-Лагуна» в 1973 г. Позднее эта модель получила приз года американс1юго журнала «Аутопродактс мэгэзин», присуж
л.ае:мый за значительные достижения в конс1•рукции отдельных
деталей автомобилей.
Первый этап развития технологии изготов.1ения ·бамперов нз
эластомеров закончился к середине 70-х годов. Передние и зад
ние ба.мперы из эластомера были предназначены для защиты от
ударов, наносимых не только относительно легкими предметами
(ка~ши, гравий), но и от столкновения с большими массами при
низких скоростях (1--3 км/ч); одновременно повысилась стой
кость этих изделий к царапанью и коррозии. Однако бамперы продолжали оставаться довольно тяжелыми; так, передний бам пер автомобиля «Шевроле-Лагуна» весил более 40 кг, из кото
рых 16 ~г приходилось на полиуретан (металлическая арматура
вводилась для повышения жесткости). Цикл формования, ·перво началь·но составлявший 15 мин, к 1975 г. был доведен до 8-- 9 :мин.
Период с 1973 по 1976 г. ·можно рассматривать I<ак переход ный. В это время была значитель·но улучшена технология про
из1водства бамперов методом литьевого формования. Так, в 1973 г. на автомобиле марки «Понтиак Гранд» был установлен ·изготовленный из специального типа ПУЭ передок, который
вначале собирали из трех отделЬ'ных секций, а позднее стали
формовать цел.иком. Толщина этоrо устройства составляла все
го 3--4 :мм, однако из-за высокой стоимостн самого полиурета
на не удалось достигнуть большого выигрыша в цене.
В 1974 г. в ФРГ был разработан бампер типа «Хай-Флекс»
из ПУЭ, изготавливаемый по технологии РИФ |
(фирма «Байер»). |
||||
Этот ба,мпер, установленный на |
а·втомобиле |
марки «Форд |
|||
Капри», состоял из |
нескольких |
С-образных секций толщиной |
|||
3--6 мм с ребристой |
поверхностью |
для |
лучшего поглощения |
||
энергии удара. |
|
|
|
|
|
В 1975--1976 rr. на автомобиле |
марки |
«Понтиак-Файрбед» |
были установлены бамперы из микропористого полиурета·на; в
от:шч-ие от предыдущих конструкций в этих ·ба:.шерах полнуре
тан са·м был способен поглощать энергию, и поэтому отпала на добность в установлении гидравлических амортизаторов. Одно
временно удалось понизить |
плотность полиуретана до 650 I<г/м3 |
по сравнению с 800--1000 |
кг/м3 у первых вариантов бамперов |
из полиуретанов. Однако и этот усовершенствованный метод
литьевого формования ни по стоимости технологии, ни по мас се изделия не мог конкурировать с методо:\1 РИФ ( [12д, 13д].
128
Ши•рокая программа освоения метода РИФ в промытленном масштабе для ·изготовления бамперов началась в 1975 г., когда на рынок были выпущены автомобили марок «Шевроле-Монза», «Бьюик Скайхок» и «Олдсмобил Старфайер». Каждая из частей этих автомобилей, передняя и задняя, состояла из двух секций толщиной всего 4 мм и массой 2,5-3 кг, т. е. деталь из двух секций весила ·всего 5-6 кг вместо 16 кг у :-.1арки «Шевроле Лагуна». При этом цикл формования был сокращен до 4 мин,
а позднеедо 3 мин. По-видимому, наилучшая конструкция передка автомобиля, реализующая все преимущества технологии
РИФ, •была разработана для а1втомобиля «Файрбед» ( 1977 г.).
Передний бампер этого автомобиля формовался в один прием,
но сохранял все преимущества многосекционного устройства;
бампер не имел гидравлических амортизаторов, и вся энергия
удара поглощалась эластичным ППУ низкой плотности
[14д-18д].
С этого момента для изготовления элементов наружной от
делки автомобиля стали применять полиуретановые эластомеры
с высокой (особенно при низкой температуре) ударной проч
ностью и относительно низкой жесткостью (модуль упругости
ниже 700 МПа). Одновременно возрос •интерес к конструирова
нию из таких материалов не только передка автомобиля, но и дверей, крышк·и багаж·ника и т. п. Для этих целей материал
должен иметь в первую очередь высокий модуль упругости,
хотя бы за счет ·некоторой потери •В прочноста на удар при низ
кой температуре. Сегодня удалось повысить :-.юдуль упругости полиуретана уже до 2000 МПа, почти не уменьшив ударную
прочность. В ближайшее время можно ожидать дальнейших ус
пехов в этой области [19д, 20д].
Полиуретановые эластомеры с наполнителем представляют
интерес для применения в таких областях, где требуются «сверх
упругие» материалы (модуль упругости •более 3500 МПа) [28]. Хотя технология получения таких продуктов еще только разра батывается, но, возможно, именно здесь ОТI<роются наибольшие
перспективы для применения полиуретанов в автомобилестрое
нии, :поскол:ыку эти полиуретаны смогут конкурировать со стек
лопластiшами [21д].
Производство ударопрочных полиуретанов будет, очевидно, и дальше развиваться быстрыми темпами. Фирма «Байер» скон
струировала специальный стенд для испытания передка авто
мобиля на удар при J<амнатной и пониженной температуре, что позволяет характеризовать надежность конструкции бампера в
uелом.
История разви1'ия тех·нологии РИФ в автомобилестроении на чалась только с 1967 г., когда фирма «Байер» разработала ав томобиль, целиком :изготовленный из пластмассы. За этот пе
риод метод РИФ стал одним из важнейших методов получения
полиуретанов в промытленном масштабе; особенности этого
метода подробно освещались в литературе [10-33].
9--259 |
129 |
Сегодня стало ясно, что технология получения «энергопогло щающих» пенапластов методом РИФ для передней и задней ча стей автомобиля позволила существенно расшир.ить область при менения полиуретанов. Напомним, что все типы устройст·в и ма
териалов, предназначенных для поrлощения энергии удара, можно свести в основном к следующим: гидравлические амор
тизаторы, металлические или пластмас·совые сотопласты •И, на
конец, пенопласты.
В настоящий момент трудно предугадать, по какому прин
ципу будут сконструированы энер:rопоrлощающие элементы в ав
томобиле будущего. Однако, несом·ненно, что эла·стичные ППУ 1будут и дальше вносить существенный вклад в конструкции
:энергопоrлощающих устройств благодаря своей низкой стоимо
сти, малой массе и м•ногократности действия (в отличие от сото 'ВЫх устройств). В будущем, вероятно, расход полиуретана на
изготовление переднего и заднего бамперов составит от 4 до
Я кг на машину [22д, 23д].
ПРИМЕНЕНИЕ ПЕНОПЛАСТОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПЛАВУЧЕСТИ
В первые 10 лет использования жестких ППУ в производст
ве различных транспортных средств обращалось внимание на
.превосходные теплоизоляционные свойства ППУ. Другие свой
·ства этих материалов практически не рассматривались, хотя по
-стоя-нно отмечалась их низкая плотность (легкость). Сама по себе низкая плотность ППУ никогда .не была достаточным ос
нованием для их использования в автомобилестроении. Только в
судостроении легкость и плавучесть ППУ были оценены по до
стоинству.
)Кесткий ППУ стал основным материалом, применяемым для
nовышения плавучести при ремонте малых судов, в основном
.лодок, особенно в тех случаях, когда нужно обеспечить долго
срочную .и надежную плавучесть. Однако масштабы примене
ния жеспшх ППУ в судостроении были .весьма ограниченны.
Вначале 70-х годов в США сложилась тяжелая обстановка
вречном судоходстве: большая часть парi<а самоходных барж
нуждалась в замене, так как суда были сварными и сильно про
текали. Проблему ремонта этих барж удалось эффективно ре
шить с помощью жестких ППУ. Одновременно открылся новый
широкий рынок для применения пенопластов. Баржи поднимали в сухой док и внутри корпуса все пространство вокруг грузовых
отсеков заполняли жестким ППУ, который обеспечивал плаву
честь судна не менее 950 кг/м3• Заполнение жестким ППУ пус
·тот в .носу, корме, бортах и междупалубных перекрытиях позво
.лило изготовлять непротекающие и непотопляемые обновленные
•баржи по ценам, значительно меньшим, чем при строительстве
новых барж.
130
Позднее ППУ стали применять не только как средства по
вышения пла.вучести речных, озерных и океа·нс1шх барж, но также и в конструкциях палубы и корпуса землечерпалоi<, бу
стерных барж, а также поитонов для трубопроводов.
За пять лет практического использования жестких ППУ
были выявлены следующие преимущества этого материала.
1. Повышение пла.вучести - жесткие ППУ уменьшают или даже исi<лючают вероятность потопления судна. Известно, что
стоимость подъема судна в ряде случаев превышает стою1ость не только ·потопленного груза, но иногда и стоимость самого
судна. По статистическим данным, в 1975 г. затонуло |
более |
650 барж, из I<Оторых только 50% удалось восстановить. |
|
2. у,величение срока службы судназаполнение жестким:: |
|
ППУ продлевает срок служ,бы баржи не менее чем на |
5 лет.. |
В условиях, когда стоимость строительства новых судов непре рывно растет, судовладельцы крайне заинтересованы в продле
нии ресурса судна. Реконструкция практичесжи не требует за
трат времени, а постройка |
нового судна длится 1-2 года. |
3. Снижение эксплуатационных затратобычно суда тре |
|
буют еженедельной, в ряде |
случаев и ежедневной откачки |
воды из трюма; .после заполнения пенапластом вода практиче
СЮ! ·не попадает внутрь судна. Одновременно снижается и ча
стота ремонта в сухом доке.
4. Повышение прочности суднаППУ прочно склеивается со стенками, в результате чего образуется сандвичеподобная
·структура, существенно повышающая nрочность конструкции в.
целом. Если внутренние ло.'!ости грязные, стенкимокрые, об шивка - ржавая, то ППУ плохо приклеивается к .внутренним стенкам и прочность корпуса увеличивается не:шачительно. Еще больше возрастает прочность за счет применения ППУ при
·строительстве новых судов.
В начале 70-х годов ряд фирм создал установки для ремон
та барж с помощью заливочных пенопластов. Мощность одной: из них, установленной «Идвест тавинг компани» в сухом доке·
для барж, составляет 160-180 кг/мин и позволяет проводить
заливку судна длиной 60 м и грузоподъемностью 1500 т за 5 ч. Порщiи композиции подают в каждую пустотелую секцию на всю !О-метровую ширину судна из смесите.'!ьной головки по зонду длиной 6 м, которым управляет бригада из четырех чело век. Подачу смеси начинают через зонд, полностью задвинутый
всекцию, так что сначала заполняют полость у противополож
ного борта, затем через 10-15 с зонд ·постепенно вытягивают по мере заполнения всей секции. Прежде чем ·вспенивающаяся
масса станет просачиваться через неплотности в шпангоутах,
бригада начнет заполнять соседнюю секцию.
Если отверстия для заполнения пенапластом вырезаны вдоЛь
центральной оси верхней палу,бы, то заливку можно произво
дить на плаву. В этом случае вспенивающуюся массу подают в
полость каждой секции двумя порциями через отверстия по пра-
g• |
131 |
вому и левому бортам ·судна. Однако :подача вспенивающейся
композиции через одно отверстие предпочтительнее, так как ис
ключает образование воздушных «пробою> в полости судна.
Качественная зал:ивка требует ,возможно более пол·ного уда лен.ия воды из полостей. С этой целью в верхней части наруж
ных обшивок прорезают ацетиленовой горелкой дренажные от
верстия, а в нижней части корпуса - заливочные отверстия
(через 0,7 м по каждому борту). Основная масса воды, скопив шаяся на дне, просто вытекает из этих отверстий, а остатки во ды вытесняются вспенивающейся массой. Существенно, что от
сутствие воды в заливаемых полостях способст.вует .возрастанию
доли закрытых ячеек в образующемся :пенопласте (до 90%), что
заметно снижает влагопоглощение пеноматериала.
Если заливку проводить на плаву через ОТiверстия в верхней части наружных обшивок, то вода всегда остается на дне пере барок; даже после тщательной откачки слой ·Воды составляет
2-5 см. Эта вода, .взаимодействуя с заливаемой композицией,
вызывает резкое возрастание доли ОТI<рытых ячеек (см. гл. 2) в пенапласте (до 50% ) . В свою очередь это способствует увеличе
нию влагопоглощения пенопласта, находящеrоGя в нижней части судна, т. е. снижению водостойкости пенопласта.
Заливка в сухих доках позволяет повысить качество пена пласта и по другой причине. Дело в том, что при заливке на
плаву вспенивание в нижней части ·полости происходит при
температуре воды, а в верхней - при температуре воздуха.
Если разность температур воды и воздуха велика, то пенапласт будет иметь существенно различные свой-ства (плотность, проч
ность и т. д.) ·В верхней и ниж·них частях.
Установка для дозирования и подачи компонентов размеще на в небольшом сборном павильоне в 70 м вверх по реке от
сухого дока. По бокам павильона расположены две большие
емкости по 25 м3 для изоцианатного и полиоль·ного компонентов с необходимыми добавками. Жидкие компоненты подаются по 80-метровым шлангам к сухому доку, где в специальном уст
ройстве происходит смешение двух компонентов, и .сразу после
этого массу подают в nолость судна. Ком·поненты дозируются
двумя большими поршневыми наоосаМ'и, привод каждого из IШ
торых имеет частоту вращения 1500 об/мин, а их производи тельность составляет до 90 кг/мин. В отличие от шестереиных насосов, используемых в обычных заливочных машинах, эти на сосы не боятся перепадов давления в емкости. Для обеспечения
высокого качества пенапласта компоненты хранят .при постоян
ной температуре 23 ос независимо от погодных условий, причем
скорость установления температуры в емкости составляет 3-
5 °С/м:ин. Паиель управления всей установкой расположена
внутри павильона; там же находятся и штуцера для подключе
ния гибких шлангов. Сами линии в холодное время •года могут
обогреваться, так что заливку можно проводить даже при тем пературе воздуха до 5°С.
132