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

Бачки могут быть оборудованы мешалками, вмонтирован­ ными в корпус крышки, для периодического размешивания жид­ ких компонентов связующего и поддержания композиции свя­ зующего в состоянии, пригодном для напыления.

При напылении высоковязких компонентов, например, эпо­ ксидных смол, бачки могут быть оборудованы устройствами для; подогрева (рис. 23).

Размещение узлов небольших установок для напыления вы­ полнено с расчетом возможности транспортировки всего обору­ дования вручную. Однако обычно напылительные установки размещаются на передвижной тележке [41], где размещаются бачки и прочее оборудование, имеется поворотная стойка со стрелой для подвески напылительного аппарата и подающих шлангов. На рис. 1 показаны типичные схемы поворотных стоек со стрелами подвески. Крупные установки весят 500 кг и более.

На конвейерных линиях [3] напылительные аппараты (их ко­ личество может достигать нескольких десятков) подвешиваются: на блоках или полиспастах и могут одновременно напылять крупные изделия с нескольких сторон (рис. 24).

Имеются передвижные установки, смонтированные на авто­ машинах, рассчитанные для производства различных ремонтностроительных и облицовочных работ.

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ОСНАСТКА

Механизация и автоматизация процессов напыления

За последнее время созданы почти полностью механизиро­ ванные установки и поточные линии для изготовления изделий из стеклопластика методом напыления.

Сообщается [78]—[82] о возможности полной автоматизации процессов напыления и прикатки при изготовлении цилиндриче­ ских емкостей. Установленный на каретке напылительный аппа­ рат совершает возвратно-поступательные движения вдоль обра­ зующей формы (цилиндра), на наружную поверхность которой напыляется стеклопластик. Цилиндр вращается и следующие за напылительным аппаратом прикаточные валики уплотняют стеклосмоляной слой [83], [84]. Такой способ применяется при из­ готовлении крупных емкостей вместимостью до 400 т [85]. Дорн вращается по вертикальной оси, синхронно с ним движется по лифту вверх и вниз площадка с установленными на ней напы­ лительным аппаратом и пропиточным устройством для стеклоленты. Напыленный на стенку стеклопластик при вращении ци­ линдра уплотняется стеклолентой. Такое сочетание напыления и намотки позволило снизить трудоемкость изготовления в три раза.

3i

Другой вариант изготовления методом напыления цилиндри­ ческих емкостей — автоматизированное напыление в сочетании с центробежным методом формования [86]—[88]. При изготовле­ нии центробежным методом цилиндров диаметром более 1,5 м одних только центробежных сил недостаточно для удаления воз­ духа из стеклопластикового слоя. В отличие от первого метода (сочетание напыления с намоткой), напыление ведется не на вращающийся дорн, а на внутреннюю поверхность вращающе­ гося цилиндра, причем благодаря центробежным силам стекло­ волокно и связующее равномерно распределяются по поверхно­ сти цилиндрической формы. Сразу же за напылительным аппа­ ратом движутся прикаточные валики. Для напыления приме­ няются установки безвоздушного распыления с подачей смолы насосом под давлением 20—30 кгс/см2.

Метод напыления используется для изготовления контейне­ ров [89]. На фанерный лист напыляется и прикатывается стеклосмоляная смесь при помощи напылительного аппарата «ГлесКрафт» высокого давления с безвоздушным распылением, кото­ рый движется на тележке, совершающей автоматически челноч­ ные возвратно-поступательные движения над фанерным листом. Аналогичный способ применен при крупносерийном изготовле­ нии методом напыления стеклопластиковых панелей для корпу­ са автомобиля-рефрижератора и других изделий [19]. Мощная полностью автоматизированная напылительная установка про­ изводительностью до 1000 кг/ч стеклопластика автоматически включается при поступлении по рельсовому конвейеру очеред­ ной формы. Совершая над движущейся формой возвратно-по­ ступательные движения, за один проход установка напыляет стеклопластиковый слой необходимой толщины, после чего до подхода очередной формы автоматически отключается. При этом на одной и той же линии могут изготовляться изделия различной формы.

Данный процесс нашел дальнейшее развитие в создании полуавтоматизированной напылительной установки с программ­ ным управлением [90] (рис. 5). Программирующая лента обес­ печивает включение и выключение напылительного аппарата в нужный момент, скорость движения напылительного аппарата и необходимую толщину напыляемого слоя, т. е. возможность изготовления разнотолщинных изделий, выполнение операций в заданном режиме и т. п. Все это дает высокую стабильность качества изготовляемых изделий.

Разработан полностью автоматизированный процесс изготов­ ления рулонного стеклопластика [91]. Напылительное устрой­ ство, совершающее поперечные движения над движущейся кон­ вейерной лентой, напыляет пряди разрезаемых только что вытя­ нутых из фильеры стеклонитей, после чего напыленный стекло­ пластиковый слой прикатывается двумя парами обжимных вал-

32

ков, отверждается при помощи ТВЧ и тонколистовой стеклопла­ стик сматывается в рулоны.

Дальнейшее развитие данного метода отражено в [92]—[99]. Напыленный между движущимися по конвейеру пластмассо­ выми эластичными пленками стеклосмоляной слой обжимается между валками и подается к формам, где формуется вакуумным или другим способом в матрице (рис. 24).

Наиболее трудномеханизируемой операцией при напылении стеклопластика является уплотнение стеклосмоляного слоя. Кроме уплотнения при помощи механизированных валков, при­ катывающих слой после нанесения его напылительным аппара­ том, что практически осуществимо для цилиндрических изделий и плоских, или близких к плоским изделий, предложены еще следующие способы механизированного уплотнения. Во-первых, обжатие напыленного слоя при помощи эластичной контрформы, прижимаемой к поверхности напыленного слоя благодаря рези­ новой диафрагме под воздействием вакуума или сжатого воз­ духа. Во-вторых, обжатие при помощи жесткого пуансона, ко­ торый опускается на матрицу с напыленным слоем с некоторым зазором. При этом способе уплотнения можно вакуумировать воздух из напыленного слоя, после чего производить смыкание форм и окончательное отверждение изделия [100]. В-третьих, уплотнение напыленного слоя при помощи пескоструйного аппа­ рата [101] и, наконец, использование в качестве связующего водоэфиропластика, что вообще делает ненужным уплотнение сте­ клосмоляного слоя [102].

Уплотняющий инструмент

Уплотнение напыленного стеклосмоляного слоя в большин­ стве случаев выполняется вручную и является трудоемкой опе­ рацией. Существенное значение поэтому имеет наличие специ­ ального прикаточного инструмента [103]. На рис. 25 показаны уплотняющие валики фирмы «Секмер» (Франция).

Для уплотнения рыхлого напыленного слоя стекловолокни­ стой смеси ручные прикаточные валики наиболее эффективны. В первый период прикатки стекловолокно, смоченное связую­ щим, прилипает к прикаточным валикам и наматывается на них. Поэтому существует тенденция к уменьшению площади соприкосновения валиков с прикатываемой поверхностью. Для этого на поверхности металлических или пластмассовых вали­ ков выполняются кольцевые, спиральные или продольные про­ точки, иногда и те, и другие. С этой же целью прикаточные ва­ лики изготовляют из перфорированного листового металла или металлической сетки [104]. Применяются также окрасочные ва­ лики из цигейки.

Форма валиков в зависимости от конфигурации изделия мо­ жет быть различной — цилиндрической, конической, бочкообраз­ ной, колесообразной [105]. Наиболее применимый диаметр ци-

клопластика, а также устраняет липкость наружной поверхно­ сти изделий.

Оборудование рабочих мест, помещений. Оснастка для формования

При правильном проведении процесса напыления связующе­ го в виде мелких капель загазованность окружающего простран­ ства резко снижается и бывает достаточно местной приточно­ вытяжной вентиляции у рабочего места, которая может осуще­ ствляться с помощью вытяжных рукавов [109].

При серийном конвейерном производстве напыление обычно производят в напылительных камерах вручную или при помощи автоматизированных установок [19], [109].

В напылительных цехах фирмы «Тревелер» в Деннуиле (США) обеспечен шестикратный обмен воздуха в помеще­ нии [ПО], однако рекомендуют [111] в случае использования сти­ ролосодержащих смол в помещениях делать десятикратный, а в напылительных камерах — более чем десятикратный обмен воздуха. В связи с тем, что выделяющиеся токсичные пары тя­ желее воздуха, отсосы рекомендуется делать у пола, а приточ­ ную вентиляцию — сверху, избегая резких потоков воздуха, которые могут разносить стеклопыль по помещению. Некоторые напылительные установки выпускаются с обеспыливающими устройствами для резки стекложгута.

Наибольшая загазованность в помещениях наблюдается при работе установок с воздушным распылением связующего и уста­ новок высокого давления, где происходит обильное выделение газообразных веществ ввиду резкого перепада давлений. Наи­ меньшую загазованность вызывают установки низкого давле­ ния с безвоздушным распылением связующего в виде мелких капель.

Для обеспечения оптимальных режимов полимеризации ре­ комендуется поддерживать на определенном уровне не только температуру рабочего помещения, но и температуру поступаю­ щих для напыления исходных материалов [109], [112]. Очень важ­ ным с технологической точки зрения является вопрос о поддер­ жании в помещении уровня влажности, не превышающего уста­ новленный, а также влажности сжатого воздуха, используемого для напыления. Рекомендуется всасывание воздуха в компрес­ сор производить из производственного помещения [113]. Кроме того, рекомендуется использовать в оборудовании масловодоотделители. Например, в комплекте компрессорной установки «Полиспрей М4А» предусмотрены воздушные фильтры первой и второй очистки. В современных напылительных установках ис­ пользуются специальные фильтры центробежного действия, требующие незначительного ухода.

Во избежание излишнего загрязнения помещений рекомен­ дуется применять защитные, в частности, переносные загражде­ ния, а перед началом работы настилать пол бумагой или кар­ тоном, которые по окончании работы легко удаляются.

Особое внимание обращается на противопожарное оборудо­ вание помещения (наличие взрывобезопасной проводки, огнету­ шителей и т. п.). Статическое электричество, образующееся при резке стекложгута, также может быть источником пожароопас­ ности и мешает в работе, поэтому установки для напыления заземляют. Рекомендуется использовать сорта стекложгута, об­ работанные аппретами, вызывающими минимальное образова­ ние статического электричества.

Для ускорения процесса отверждения часто используются термокамеры [114].

Изготовление изделий из стеклопластика напылением в прин­ ципе может производиться с применением той же оснастки, что и при ручном методе контактного формования. Однако жела­ тельно проведение процесса напыления под прямым углом к по­ верхности оснастки во избежание сдува напыленного слоя, осо­ бенно при использовании аппаратов с воздушным распылением компонентов. Во всяком случае угол струи напыляемого стекло­ пластика должен быть не менее 45° к поверхности оснастки.

При формовании желательно напылять стеклопластик на из­ делие сверху вниз, а не наоборот, поскольку это важно для об­ легчения работы и обеспечения лучшего качества изделий. Вме­ сте с тем аппараты безвоздушного распыления обеспечивают на­ несение даже потолочных покрытий и до 3—5 мм толщины за один проход. Для обеспечения возможности напыления сверху вниз предусматриваются кантователи, позволяющие поворачи­ вать оснастку до 90° или меньше в ту или другую сторону [115].

С точки зрения технологичности напыления рекомендуются радиусы закруглений внутренних углов в пределах 10—15 мм и наружных 5—10 мм, но не менее 4—5 и 2—3 мм, иначе на внутренних углах возможно появление раковин и пустот, а у на­ ружных—утоныление слоя, особенно при недостаточно каче­ ственных сортах стекложгута, используемых для напыления. Кроме того, острые углы, глубокие впадины, труднодоступные для напыления места значительно увеличивают трудоемкость изготовления, что должно учитываться при конструировании изделий и оснастки.

Цвет рабочей поверхности оснастки выбирается из условий контрастности ее с декоративным цветом изделия. Для оребрения оснастки используются металлические трубы, профили или обклеенные стеклопластиком бумажные трубы или полосы пено­ пласта, что значительно облегчает оснастку.

Передвигают оснастку на тележках [19], [41], [109], а при на­ личии конвейерно-поточного производства используют наземные или подвесные рельсовые пути, а также рольганги.

36