книги из ГПНТБ / Брацыхин Е.А. Технология пластических масс учеб. пособие

орошении трущихся частей, так как текстолит плохо проводит тепло. Добавка графита к текстолиту в процессе изготовления по­ вышает его теплопроводность и антифрикционные свойства. При­ менение текстолитовых подшипников на прокатных станах дает значительное по сравнению с вкладышами из цветных металлов удлинение срока службы.

Текстолитовые бесшумные передаточные шестерни, применяе­ мые в авто- и авиастроении, изготовляют следующим образом. Вначале из пропитанной ткани вырубают сегменты, из которых набирают заготовку обода — наиболее ответственной части ше­ стерни. При наборе сегменты взаимно смещены по окружности; такая композиция обода выравнивает его механические свойства по окружности. Остатки ткани рубят штампом; полученная таким образом текстолитовая крошка идет на менее ответственные части шестерни и на другие изделия. Набор сегментов прессуется при удельном давлении 300 кгс/см2 и температуре 60—70 °С.

Заготовку средней части шестерни составляют из крошки, вы­ ложенной с обеих сторон профилированными шайбами из пропи­ танной ткани. Заготовку всей шестерни также составляют из отдельных частей, таблетируют ее при 70 °С и давлении 140 кгс/см2,

ного перевода смолы в стадию С и снятия внутренних напря­ жений) проваривают в минеральном масле при 130 °С в тече­ ние 12 ч.

Зубья шестерни нарезают на фрезерном станке. Текстолитовая крошка, получаемая как отход в производстве

текстолитовых шестерен и некоторых других изделий, перераба­ тывается посредством прессования. Механические свойства прессо­ ванной крошки ниже свойств обычного текстолита.

Текстолитовые плиты могут перерабатываться в изделия также методом повторного формования, использующего остаточную пла­ стичность текстолита (ввиду неполного отверждения и способно­ сти ткани к удлинению). При повторном формовании из тексто­ лита вырезается близкая по форме к изделию заготовка, которая штампуется или изгибается при подогревании до 150—160 °С. Ме­ тод повторного формования пригоден лишь для изделий неслож­ ной формы.

Кислотостойкие текстолитовые трубы получаются на трубона­ моточной машине, состоящей из трех стальных валков, обогревае­ мых паром или электричеством. Стальной сердечник с закреплен­ ной пропитанной и высушенной тканью свободно лежит на двух нижних валках машины, которые вращаются в одну сторону. Тре­ тий валок — нажимной — лежит на формуемой трубе. В процессе вращения валков происходит размягчение смолы и склеивание ткани под давлением, при этом образуется труба, которая сни­

мается с машины вместе с сердечником, удаляемым затем из трубы.

21Q

Текстолит на основе капронового или найлонового наполни­ теля обладает рядом повышенных технических свойств, очень ма­ лым водопоглощением и незначительными диэлектрическими по­ терями. Кроме того, на его свойства мало влияют изменения от­ носительной влажности окружающего воздуха.

Физика-механические свойства текстолита марки А

Стеклотекстолит

Исключительно высокими электроизоляционными и механиче­ скими свойствами обладает стеклотекстолит, получаемый при использовании в качестве наполнителя стеклянной ткани. Обычно применяют комбинированную ткань со стеклянными и хлопчато­ бумажными нитями. Если в качестве связующего применяются фенолоформальдегидные или кремнийорганические соединения, то процесс изготовления стеклотекстолита аналогичен в основном изготовлению обычного текстолита. Стеклянная ткань подвер­ гается пропитке и сушке на обычных пропиточно-сушильных ма­ шинах, после чего пропитанную ткань раскраивают, собирают в па­ кеты и прессуют. Листовой и плиточный стеклотекстолит прессуют на этажных прессах. Изделия из стеклотекстолита получают ме­ ханической обработкой на фрезерных или токарных станках, а цельнопрессованные детали — в пресс-формах, в которых закла­ дывается пропитанная ткань. Давление и температура прес­ сования различны в зависимости от характера связующего.

211

Стекловолокнистый наполнитель снижает теплопроводность прес­ суемой заготовки, поэтому при использовании медленно отверж­

жание связующего 30—40%.

Повышение механической прочности стеклотекстолита может быть достигнуто: 1) пропиткой стеклянных нитей смолой в про­ цессе их изготовления и 2) предварительной гидрофобизацией их кремнийорганическими соединениями. Стеклотекстолит на гидрофобизированных нитях обладает повышенной термостойкостью и высокими стабильными диэлектрическими свойствами.

Стеклотекстолит применяется как конструкционный и электро­ изоляционный материал. Поэтому промышленные марки стекло­ текстолита разделяются в основном на материалы конструкцион­ ного и электротехнического назначения.

Применение в качестве связующего легкоотверждающихся ма­ териалов, например ненасыщенных полиэфиров, позволяет зна­ чительно упростить технологию переработки и получать крупно­ габаритные изделия.

В качестве связующего при изготовлении стеклотекстолитов широко применяют также модифицированные фенолоформальде-' гидные (например, бутварофенольные), эпоксиднофенольные, фурфуролоформальдегидные и фенолокремнийорганические смолы. В частности, широко известен стеклотекстолит КАСТ, изготовляе­

2 1 2

Физико-мёханиЧеские свойства стеклотекстолита на модифицированных фенольных и полиэфирных смолах

Разновидностью стеклотекстолита является кремнийорганический стеклотекстолит, полученный на основе кремнийорганических смол. Он превосходит обычный стеклотекстолит на фенольных смолах по дугостойкости, меньшей зависимости электрических свойств от температуры и большей стабильности размеров после длительного нагревания при 250 °С.

Кремнийорганический текстолит применяется для изготовления панелей, прокладок, пазовых клиньев и других деталей электриче­ ских машин, работающих при 180—200 °С.

зующим— резольная смола в виде эмульсии или лака.

Пропитка асбестовой ткани, аналогично пропитке хлопчатобу­ мажной, проводится на вертикальных пропиточных машинах, но из-за трудности процессов пропитки и сушки — с меньшей скоро­ стью. Содержание смолы в пропитанном материале 40—50%.

15 кгс/см2, а после нагрева прессуемого материала до 150 °С дав­ ление повышают до 100 кгс/см2. Выдержка при температуре прес­ сования зависит от толщины пресс-изделий и составляет ~ 3 мин для пакетов толщиной 2 мм и 2 ч 15 мин — для пакетов толщиной 12 мм. По окончании прессования плиты пресса охлаждают до 40—50 °С и асботекстолитовые плиты выгружают.

213

Асботекстолитовые плиты отличаются высокими фрикционными свойствами и теплостойкостью. Оми применяются преимуществен­ но для производства тормозных колодок, лент и дисков сцепления.

Однако дороговизна и дефицитность длинноволокнистого асбе­ ста, используемого для изготовления асбестовых тканей, ограничи­ вают применение асботекстолита; кроме того, по механическим свойствам он уступает текстолиту.

Асболит — слоистый материал, для которого в качестве напол­ нителя применяется асбестовая бумага (асбокартон). Асбокартон значительно дешевле и доступнее асбестовой ткани, так как из­ готовляется из более коротковолокнистого асбеста, но он обладает малой механической прочностью, что весьма затрудняет пропитку.

Асболит применяют для изготовления деталей низковольтных установок, распределительных щитков, прокладочных и упорных колодок для турбогенераторов и трансформаторов.

Свойства асботекстолита

Гетинакс

Гетинакс представляет собой слоистый пластик с бумажным наполнителем, по свойствам близкий к текстолиту. Уступает тек­ столиту по ударной прочности и -прочности на скалывание, но превосходит его по электроизолирующим свойствам, особенно в условиях влажной атмосферы.

При изготовлении гетинакса для пропитки и сушки бумаги применяют горизонтальные машины, так как значительные меха­ нические усилия, действующие в вертикальной пропиточной, ма­ шине, могут вызвать разрыв бумаги.

Основное отличие горизонтальной пропиточной машины (рис. 58) от вертикальной заключается в том, что сушильная ка­ мера расположена горизонтально и пропитанная бумага проходит на поддерживающих валиках, которые обрастают прилипающей к ним смолой, что является крупным недостатком горизонтальных машин.

Паровые обогревающие трубы расположены как над проходя­ щей через шахту бумагой, так и под ней. Бумага подается с ру­ лона 1 через сушильный барабан 2 и ролик 3 в пропиточную ван­ ну 4. Пропитанная бумага проходит отжимные валики 6 и посту­ пает на сушку в камеру 10. Скорость движения бумаги в среднем

214

бумагорезательную машину для нарезания листов и складывания их в пакеты.

Пропитанная бумага гигроскопична и поэтому перед прессова­ нием подвергается дополнительной просушке. Из пропитанной бу­ маги прессуют плиты различной толщины на этажных прессах и трубы — на трубонамоточных машинах.

Рис. 58. Схема горизонтальной пропиточно-сушильной машины:

Гетинакс применяется для изготовления электроизоляторов, пластинчатых и трубчатых панелей, колодок зажимов, изолирую­ щих шайб, прокладок, труб и цилиндров.

Физико-механические свойства гетинакса

на лакировочной машине (рис. 59).

Над пропиточной ванной расположены по одной вертикали три соприкасающихся между собой валика. Нижний валик наполо­ вину погружен в ванну с резольным лаком, средний — смазывается

215

лаком от нижнего, а верхний — от среднего, так что верхний ва­ лик покрывается тонкой пленкой лака.

Иногда над ванной располагают не три, а два валика. Бумага сматывается с рулона и огибает лакировочный валик, причем ла­ кируется сторона бумаги, обращенная к валику.

В двух- и трехвалковых машинах толщина пленки регулируется степенью поднятия нижнего валика.

Применяют также ванны с одним валиком, нижняя, часть ко­ торого погружена в лак, а верхняя соприкасается с бумагой. Ря­ дом с лакировочным валиком расположен вспомогательный, ко­ торый может приближаться к лакировочному валику и отделяться от него, регулируя таким образом толщину пленки лака.

/ — рулон непрогштанной бумаги; 2 —сушильный барабан; 3 — ванна с лаком; 4—погруженный валик; 5 —лакировочный валик; 6 — направляющие валики; 7— поддерживающие валики; 8 — ведущий вал; 9 — дисковые ножи; 10 — рулон пропитанной ткани; U — сушильная камера.

Во всех конструкциях скорость движения бумаги меньше окружной скорости лакировочного валика, благодаря чему лак полнее и равномернее сходится на бумагу; во избежание же при­ липания лака при сушке бумага касается валиков в камере непропитанной стороной.

Из лакированной бумаги изготовляют электроизоляционные трубы и цилиндры на трубонамоточной машине. Перед поступле­ нием на трубонамоточную машину лакированная бумага подсуши­ вается на горячей плите или барабане.

Пропитка ткани и бумаги смолой может производиться сухим или рольно-суспензионным методом (для бумаги).

Сухой метод пропитки, называемый также герколитовым, за­ ключается в том, что на бумагу или ткань, проходящую над обо­ гревательной плитой, подается порошкообразная резольная смола, которая плавится и пропитывает бумагу. Достоинство этого ме­ тода— отсутствие операции сушки, что весьма упрощает процесс и аппаратуру, но при сухом методе пропитка получается неравно­ мерной.

216

Наиболее равномерную пропитку обеспечивает рольный метод, разработанный Э. И. Баргом и К. А. Садиковой. Сущность этого метода заключается в том, что смола вводится в бумагу в про­ цессе ее изготовления, т. е. в рол, в котором обрабатывается вод­ ная целлюлозная масса; вводится смола в виде водной суспензии. В процессе рольной обработки происходит весьма совершенное перемешивание смолы с целлюлозными волокнами.

Полученная целлюлозно-смоляная водная масса поступает на пап-машину, где получаются листы, подвергаемые затем сушке и прессованию.

ДРЕВЕСНОСЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ

В настоящее время большое распространение получили пласт­ массы на основе древесины, пропитанной синтетическими, обычно резольными, смолами. Пропитке смолами могут подвергаться де­ ревянные бруски и древесная крошка, но наибольшее промышлен­ ное значение имеют древеснослоистые пластики (ДСП), получае­ мые пропиткой или промазкой древесного шпона резольными смолами с последующим прессованием.

Древесный шпон — это тонкие пластины древесины, толщиной 0,5—1,2 мм, из которых приготовляется обычная фанера. В СССР

применяется преимущественно березовый шпон, а за рубежом — буковый. Для пропитки применяется шпон определенной влажно­ сти, обычно не более 8%.

Введение смолы может производиться пропиткой в ваннах или автоклавах и намазкой на вальцах. Для пропитки применяют резольные лаки и эмульсии. Для поддержания заданной темпера­ туры и обеспечения необходимой вязкости пропиточной жидкости ванна снабжена рубашкой и змеевиком.

Листы шпона складывают в пачки и укладывают в кассеты, составленные из двух стальных рам с решетчатым днищем. Для

в кассеты листы шпона располагают так, чтобы направление во­ локон было вертикальным. Пачки перекладывают проволочной сеткой толщиной 5—6 мм с ячейками 100 X 100 мм. Кассета

спачками загружается в ванну с помощью тельфера и находится

вней — 1 ч, после чего выгружается из ванны и остается под­ вешенной над ней - 3 0 мин для стекания избытка пропиточной

жидкости.

Более совершенной, хотя и более сложной по аппаратурному оформлению, является пропитка в автоклавах. Автоклав пред­ ставляет собой толстостенный стальной цилиндрический сосуд, в который тельфером загружается кассета с пачками шпона. Вна­ чале с помощью вакуум-насоса в автоклаве создают вакуум 450— 600 мм рт. ст. для того, чтобы удалить воздух из капилляров дре­ весины, затем вводят лак или эмульсию и компрессором нагнетают

217

воздух. Пропитку ведут под давлением 4—8 кгс/см2 в течение 1,5 ч. Избыточное давление обеспечивает более глубокую пропитку шпона. Количество смолы в пропитанном шпоне 16—24%.

Для намазки смолы применяют клеевые вальцы с гладкой ме­ таллической поверхностью или резиновыми рифлеными оболоч­ ками при длине валков 1750—1830 мм и диаметре 300—400 мм. Валки, делающие 28—30 об/мин, расположены один над другим.

Пропитанный или намазанный шпон выдерживают 4 ч и по­ дают на сушку, которую можно производить в конвективных или вакуумных сушилках. Часто применяют сушилки камерного или туннельного типа, шпон закатывают в них на вагонетках, причем листы (для более быстрой и равномерной сушки и во избежание их склеивания) перекладывают деревянными рейками.

Продолжительность и температура сушки зависят от ряда фак­ торов, и в первую очередь толщины шпона, содержания смолы, начальной и конечной влажности шпона. Повышенная темпера­ тура сушки в первом периоде может привести к образованию в

рых листы шпона зажаты между двумя металлическими проволоч­ ными лентами.

На металлических прокладках, промазанных олеиновой кисло­ той или другой смазкой, высушенный шпон собирают б пакеты.

Разделение древеснослоистых' пластиков на различные марки определяется в значительной степени методом сборки листов шпона, например для древеснослоистых пластиков марки ДСП-А соблюдается параллельное расположение волокон во всех слоях шпона. При этом достигается максимальная прочность в одном направлении, требуемая, например, для валков и вкладышей под­ шипников. При сборке пакетов пластика ДСП-Б, называемого также дельта-древесиной, через каждые 10—20 листов с парал­ лельным расположением волокон укладывается один лист с пер­ пендикулярно расположенными волокнами. Часто применяется пер­ пендикулярное расположение волокон в двух соседних листах шпона, что выравнивает механические свойства пластика во вза­ имно перпендикулярных направлениях. Такая сборка пакетов ха­ рактерна для ДСП-В.

Более равномерным распределением механических свойств обладает ДСП-Г, полученный звездообразной сборкой пакетов, при которой угол между направлениями соседних волокон равен 30°. Сборка пакетов ДСП-Г выполняется на столе, снабженном вращающимся диском. Шпон нарезают в виде квадратов, которые имеют в середине высверленные отверстия, и поочередно наде­ вают на ось диска, причем после надевания каждого шпона диск поворачивают на 30° и закрепляют в этом положении защелкой.

Прессование пакетов шпона проводится на этажных прессах аналогично прессованию текстолитовых плит. На 1 мм толщины

218

изделия требуется 4—5 мин выдержки при 140—150Х и удельном давлении 150—160 кгс/'см2. После выдержки пресс-изделие охлаж­ дают, плиты раздвигают, а полученные листы и плиты вы­ гружают.

Древеснослоистые пластики известны также под названиями бакелизованной фанеры, фанерита, лигнофсля и т. д. Лигнофоль — обычный древеснослоистый пластик на основе пропитанного дре­ весного шпона. Фанеритом называют продукт прессования паке­ тов шпона, переложенных пропитанной бумагой. Фанерит дешевле гетинакса, но менее водостоек. Если пакет составлен из промазан­ ных листов шпона, то материал называют бакелизованной фа­ нерой.

По свойствам и применению близка к древеснослоистым пла­ стикам древесная пресс-крошка, которую получают пропиткой и сушкой измельченного шпона. Отходы шпона подвергают измель­ чению и отсортировывают по величине частиц. Измельченный шпон загружают в сетчатые металлические ящики, которые опускают тельфером в ванну с пропиточной жидкостью. Продолжительность пропитки резольным лаком ~30 мин. Затем проволочную корзину тельфером поднимают из ванны, и после стекания излишнего лака пропитанная крошка поступает на сушку. Высушенную крошку таблетируют подобно текстолитовой, но с учетом пониженной те­ кучести древесной крошки и ее усадки.

Выпускают также древеснослоистые пластики, армированные проволочной или проволочно-тканевой сеткой. Например, приме­ няемый для силовых конструкций арктилит получают прессова­ нием пакетов, собранных из пропитанного шпона, пропитанной хлопчатобумажной ткани и армирующей сетки, состоящей из про­ волочной основы и хлопчатобумажного утка. Середина комбини­ рованных древеснослоистых пластиков состоит из брусков цель­ ной древесины, а края — из пропитанного шпона.

Бакелизованную, или пропитанную древесину получают про­ питкой деревянных заготовок или готовых деталей в автоклаве. Для пропйтки применяют большей частью лиственные породы: березу, бук и осину. После загрузки древесины в автоклав в нем создают вакуум и засасывают резольную эмульсию или резольный лак. Внутри автоклава поддерживают давление 7—15 кгс/см2. Пропитанная древесина подвергается затем термообработке для перевода смолы в стадию С.

Древеснослоистые пластики обладают высокими механиче­ скими свойствами и применяются в машиноавиа- и судостроении и в электротехнической промышленности. В химической про­ мышленности они применяются для изготовления деталей аппа­ ратов, работающих при значительных механических усилиях, на­ пример, мешалок. Весьма эффективно применение древеснослои­ стых пластиков в машиностроении для изготовления подшипников скольжения, бесшумных шестерен, валков и челноков ткацких станков, а также для подшипников в прокатных станах вместо цветных металлов, текстолита и дорогой высококачественной

219