книги из ГПНТБ / Байков, М. И. Оборудование и технология для изготовления конструкций из стеклопластика напылением обзор

конструктивных особенностей изготовляемых изделий; вида технологических операций; наличия соответствующего источника энергии;

расположения оборудования относительно изготовляемого изделия;

степени механизации процесса напыления.

Помимо перечисленных основных факторов при выборе на­ пылительного оборудования необходимо учитывать санитарногигиенические условия труда.

Описание конструкций и принципа работы некоторых типов напылительного оборудования приведено в работах [43]—[45].

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НАПЫЛИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Устройства для резки стекложгута

Устройства для резки стекложгута состоят обычно из сле­ дующих основных элементов:

барабана (обычно металлического), с пазами или другими устройствами для крепления ножей, которые могут быть распо­ ложены не только вдоль образующей барабанов, но и под на­ клоном к ней (около 15°) [46];

привода барабана от электроили пневмодвигателя; прижимного барабана с эластичным покрытием; подающего валика (или валиков) с приводом от прижимно­

го барабана или самостоятельным приводом; устройства для регулировки прижатия барабанов друг к

другу; устройства для пуска и регулировки оборотов режущего ба­

рабана; приспособления для предупреждения выпадания стекложгу­

та из режущего устройства в случае задержки его подачи; фильеры или направляющей гребенки для подвода стекло­

жгута к режущему устройству; раструба с воздушными инжекторами для направления руб­

леного стекложгута в поток распыляемого связующего; корпуса режущего устройства.

Жгут разрезается на отрезки, длина которых зависит от рас­ стояния между ножами и скорости вращения барабана. Ножи обычно изготовляют из высококачественной стали (например, хромованадиевой), поскольку стекло обладает сильным абразив­ ным действием. Наружный слой прижимных барабанов изго­ товляют из прочного упругого материала (резины, полиуретано­ вого эластика и т. д.) светлого цвета или бесцветного, иначе внешний вид готовых изделий может быть испорчен выкраши­ ваемыми частичками барабана.

20

Таблица 1

Технические характеристики установок для формования изделий из стеклопластика методом напыления

1

L -------

Схемы устройств для резки стекложгута по патентам Англии и США приведены на рис. 16 и 17.

Ввиду сильного абразивного действия стекловолокна ножи приходится периодически менять или перетачивать. Поэтому конструкция режущих барабанов должна допускать быструю

Рис. 16. Схема устройства для резки стек­ ложгута по патенту № 882893, Англия.

смену ножей, а конструкция режущего устройства — смену ре­ жущих барабанов. В некоторых напылительных установках для ускорения работы предусматриваются даже сменные устрой­ ства для резки. Ножи, подвергаемые периодической переточке,

Рис. 17. Схема устройства для резки по патенту № 3011257, США.

изготовляют более толстыми и с некоторым припуском по вы­ соте. Для того, чтобы иметь возможность изменять длину отрез­ ков стекложгута, на режущем барабане устанавливают различ­ ное количество ножей или изменяют скорость подачи стекложгу­ та подающими валиками, имеющими самостоятельный привод. В последнем случае длину отрезков можно менять во время ра­ боты устройства [47].

21

При резке стекложгута выделяется стеклопыль, поэтому кор­ пус устройства для резки выполняется закрытым. Подшипники во избежание преждевременного износа имеют надежное уплот­ нение. Внутренняя поверхность распылительного раструба гладкая, поэтому стекловолокно не загрязняет устройство для резки.

Количество подаваемого стекловолокна обычно регулирует­ ся путем изменения числа оборотов ножей режущего устрой­ ства. Скорость подачи стекложгута не превышает 4—6 м/с, что соответствует производительности около 40—60 кг/ч. При боль­ ших скоростях нарушается равномерность поступления жгута из бобины. Для увеличения производительности режущих уст­ ройств применяют одновременную резку нескольких стекложгутов (в ручных переносных установках до 2—3 жгутов, а в ста­ ционарных установках большой мощности — до 6—10 и более жгутов).

С целью равномерного распределения стекловолокна по на­ пыляемой поверхности в раструб некоторых установок встраива­ ют обтекатель [16].

На качество напыленного изделия существенно влияет струк­ тура расположения волокна, не ориентированная в каком-либо направлении. Структура расположения зависит не только от рассыпающей способности стекложгута, но и от конструкции режущего устройства, скорости движения стекложгута, скоро­ сти потока воздуха.

Для предотвращения выпадания стекложгута из режущего устройства при задержке его подачи в аппаратах «Полиспрей» применена стальная пластина, под которой стекложгут прохо­ дит, поступая на резку.

Корпуса режущих устройств изготавливают из легких спла­ вов, пластмасс, эпоксидных стеклопластиков.

Имеется ряд авторских свидетельств и патентов на конструк­ ции устройств для резки стекложгутов [48]—[52].

Устройства для смешения и распыления связующих

При двухкомпонентной системе подачи связующего смешение компонентов может быть внутренним или внешним. При внут­ реннем смешении компоненты связующего из бачков или ем­ костей подаются в напылительный аппарат и смешиваются не­ посредственно перед распылением, например, в смесительной камере, при помощи специального устройства (механического, пневматического или построенного по принципу турбулентности потоков композиций). Такие аппараты обычно бывают обору­ дованы промывочной системой, которой пользуются при пере­ рывах в работе напылительной установки.

22

Иногда отвердитель вводят в смесительную камеру под из­ быточным давлением, превышающем давление смоляной воз­ душно-дисперсной смеси.

При внешнем смешении композиции напыляются из двух распыляющих сопел (расположенных на одном или двух рас­ пылителях) . При напылении из двух отдельных сопел оба ком­ понента смешиваются в факеле распыла, образуя связующее требуемого состава.

Преимущество внутреннего смешения — меньшая концентра­ ция паров отвердителя на рабочем месте. Кроме того, смесители

напыления, являются бо­ лее высокая концентрация паров отвердителя и даже потери его

в некоторых аппаратах (до 30%). В случае введения отвердителя через полую иглу существует опасность засорения ее при отсут­ ствии предварительного тщательного фильтрования отверждаю­ щего компонента. В то же время эти системы более удобны, так как их промывка либо не требуется, либо сводится к мини­ муму.

Для получения нужной концентрации отвердителя в напыли­ тельных аппаратах с вводом отвердителя в процессе напыления предусматриваются специальные дозирующие устройства. Кон­ центрацию отвердителя можно изменять в зависимости от ок­ ружающих температурных условий, например, в холодное вре­ мя, добавлять его в связующее в большем количестве.

С целью сокращения количества промывок в напыли­ тельном аппарате фирмы «Венус продактс» [58], [59] отверди­ тель вводится сразу по выходе смолы из сопла непосредственно перед распылением в маленькой смесительной камере. На рис. 18 приведена схема аппарата с наружным смешением.

23

По способу распыления жидких композиций различают две большие группы напылительных пистолетов: воздушного распы­ ления при помощи сжатого воздуха и безвоздушного распыле­ ния под воздействием гидравлического давления. Безвоздушный способ распыления жидких композиций стал применяться зна­ чительно позже, чем воздушный.

При распылении жидких компонентов оптимальным счита­ ется распыление в виде мелких капель без туманообразования. В этом случае не только улучшаются санитарно-гигиенические условия труда, но и сокращаются потери от испарения стирола или других летучих мономеров, необходимых для сшивки моле­ кулярных цепочек полимера в процессе отверждения связую­ щего после напыления.

Воздушное распыление обычно осуществляется под давле­ нием сжатого воздуха от 2 до 6 кгс/см2. Форму факела распы­ ления можно регулировать, применяя сменные насадки на рас­ пылителях. Так, для пистолета американской фирмы «Петерсон продактс» создано 26 сменных насадок различных типов. Сте­ пень распыления зависит от количества подаваемого сжатого воздуха, которое контролируется специальным винтом. Направ­ ление факела распыления и схождение напыляемых жидких и твердых компонентов стеклопластика регулируются поворотом распылителей, обычно имеющих шарнирное крепление [52].

Для безвоздушного распыления жидких композиций связую­ щего используется высокое (от 15 до 200 кгс/см2) гидравличе­ ское давление. Имеются сопла специальной формы, путем сме­ ны которых можно получать различные формы и углы конусно­ сти факелов, а также регулировать степень распыления и ко­ личество распыляемых материалов.

При более низких давлениях распыления (7—35 кгс/см2) размер капель распыляемого материала увеличивается, в ре­ зультате чего уменьшаются потери летучих веществ из жидких компонентов. Потери летучих паров связующих происходят вви­ ду резкого перепада давления, которое особенно заметно при напылении под давлением от 100 до 200 кгс/см2.

Преимуществом высокого давления является возможность ис­ пользовать более вязкие смолы — до 8000 сП — вместо обычно применяемых для напыления смол вязкостью 250—750 сП и на­ пылять поверхности, удаленные от распылителя на 3 м. Кроме того, можно использовать более длинные шланги. Трудоемкость прикатки при этом способе снижается на 30—60% [22].

Аппараты высокого давления с безвоздушным распылением имеют большую производительность —до 500—750 кг/ч по стек­ лопластику. Это дает возможность быстро напылять большие поверхности. Преимуществом метода напыления при высоким давлении считается также возможность нанесения стеклопласти­ ка на формы более сложной конфигурации, так как отсутствует

24

сдувание напыленного слоя потоком воздуха, который исполь­ зуется при воздушном распылении компонентов.

Применяются и другие способы распыления композиций свя­ зующего, в частности, декоративного: ротационный, звуковой,

электростатический и др. [58], [62], [63], [65], [66], [67].

На смесительно-распылительные устройства имеется ряд па­ тентов [68]—[70]. Например, выдан патент [71] на специальное распылительное устройство, которое обеспечивает получение од­ нородного материала и отличается от существующих моделей тем, что смола и волокно, поступающие для напыления, пода­ ются через отдельные распылители в кольцевой смеситель, а от­ туда — в смесительную камеру, где хорошо перемешиваются струей сжатого воздуха.

Управляющие, регулирующие и дозирующие устройства

Одним из недостатков метода напыления стеклопластика яв­ ляется несовершенство в используемых установках запорных устройств для смолы и других жидких компонентов связующего. Выход из строя запорных устройств может остановить произ­ водство на длительный период.

Чаще всего в качестве запорных устройств применяют запор­ ные иглы, перекрывающие выход, жидкости из сопла распыли­ теля. Иглы закрывают отверстия сопел под воздействием пру­

чагов отодвигает иглу от отверстия сопла при сжатии пружины. В установках для напыления стеклопластика ввиду большой вязкости композиций связующего и большого проходного сече­ ния отверстий сопел используют сильные пружины. Поэтому ручной привод запорных игл, тем более при наличии нескольких распылителей жидких композиций, весьма затрудняет работу, особенно в случае необходимости держать курок пистолета во

время работы аппарата нажатым.

В существующих конструкциях напылительных установок за­ порные иглы обычно имеют механический привод, например, при помощи поршней, сдавливающих пружину под действием сжатого воздуха и отодвигающих иглу для пропускания жидкой композиции связующего через сопло.

Иногда для перекрытия подачи смолы и других жидких ком­ понентов связующего используют пробковые краны, однако при наличии нескольких распылителей, а также других пусковых устройств манипулирование ими бывает затруднено.

Запорные устройства имеют движущиеся в смоле части, на которых неизбежны зазоры и уплотнения. Даже при тщатель­ ном изготовлении таких устройств связующее может затекать в зазоры пробковых кранов или уплотнений, через которые про­ ходит запорная игла. При загустении или отверждении поли-

25