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

древесины. Древеснослоистые подшипники служат в три-четыре раза дольше бронзовых.

Для смазки подшипников из ДСП применяют зоду, смазочные масла и эмульсии. При пользовании водой наряду со смазкой про­ исходит также и охлаждение подшипников. Однако следует учи­ тывать, что применение воды вызывает коррозию стального вала, требует значительных усилий в пусковой момент и может при­ вести к чрезмерному разбуханию пластика. Поэтому во многих случаях желательна комбинированная смазка, т. е. применение масляной смазки только перед пуском и перед остановкой ап­ парата.

Подшипники из ДСП целесообразно применять в узлах трения гидротехнических сооружений, в судовых и грузоподъемных ме­ ханизмах, буровых и землесосных установках и т. д. Плиты и ли­ сты ДСП являются прекрасным материалом для сборных домов благодаря своей прочности, невосприимчивости к загниванию и гигиеничности.

Свойства древеснослоистых пластиков

Сравнительные физико-механические показатели древесной и текстолитовой пресс-крошки

Древесный шпон с модифицированной резольной смолой при­ меняется для изготовления крупногабаритных изделий посред­ ством формования при низких давлениях.

В строительстве широкое применение получили древесно-стру­ жечные и древесноволокнистый плиты. Древесностружечные плиты представляют собой материал, в котором наполнителем являются отходы древесины в виде стружек, мелкой щепы и о п и л о к . На­ полнитель подсушивается до влажности '7—8% и замешивается с водной эмульсией или водным раствором термореактивной смолы в количестве 7—12% от массы сухой древесины. Для повышения водостойкости прибавляют гидрофобные вещества, например па­ рафиновые эмульсии. Пропитанная древесная масса поступает в лотки, в которых разравнивается и уплотняется под прессом без

220

нагревания. Затем следует прессование на этажных прессах при давлении 15—35 кгс/см2 и температуре до 190 °С.

Для изготовления древесноволокнистых плит вначале древес­ ные отходы пропаривают и дробят в водной среде. Полученную древесную массу смешивают со связующим и отливают в виде плит, которые затем прессуют на этажных прессах.

ФАОЛИТ

Фаолит представляет собой формовочную асборезольную ком­ позицию, применяемую для изготовления кислотостойких труб, листов и химической аппаратуры. Помимо асбеста, в зависимости от назначения фаолита, в качестве наполнителей применяют песок

играфит.

Внастоящее время вырабатывается фаолит марок А, П и Т. Фаолит марки А с наполнителем асбестом применяется для изго­ товления кислотостойких труб, фитингов, аппаратов несложной конструкции и для футеровки. Наполнителем для фаолита П слу­ жит горный или речной песок с добавкой асбеста. Фаолит Т с на­ полнителем графитом и асбестом более теплопроводен и приме­ няется для изготовления поверхности охлаждения в холодильни­ ках. Фаолит Т труднее поддается механической обработке, чем фаолит А.

Сырьем для производства фаолита служат: фенол (синтетиче­ ский), формалин (37%-ный), аммиачная вода (20—25%-ной кон­ центрации), песок (для фаолита П), графит (для фаолита Т).

Технологический процесс изготовления фаолита в основном одинаков для различных марок, поэтому ниже описывается про­ цесс изготовления фаолита марки А, как наиболее распространен­ ного.

Производство фаолита состоит из следующих операций: 1) изготовление специальной резольной смолы; 2) замешивание смолы с асбестом; 3) вальцевание фаолитовой массы.

В зависимости от назначения фаолита дальнейший процесс протекает несколько различно. Так, при производстве фаолитовых труб следуют операции формования, отверждения в полимеризационной камере, забуртовки с механической обработкой и лаки­ ровкой, повторной термообработки в камере отверждения*. Для изготовления листов вальцованные заготовки каландруют и затем нагревают в камере отверждения. Листы, выпускаемые неотвержденными, не подвергают нагреванию.

-Резольную смолу изготовляют с замедленной скоростью отвер­ ждения, чтобы таким образом избежать отверждения ее в про­ цессе обработки на вальцах и в шнек-машине. Снижение скоро­ сти отверждения достигается уменьшением количества вводимого

* Принятый в практике термин «камера полимеризации фаолита» по суще­ ству неправилен, так как в камере происходит поликонденсация, приводящая к отверждению фаолита.

.221

при синтезе катализатора — аммиачной воды. Соотношение моль­ ных количеств фенола и формальдегида 5:6. Варку и сушку смолы проводят в варочно-сушильном котле обычной системы, применяемой для изготовления резольных смол и лаков. Готовая смола содержит до 19% свободного фенола при длительности от­ верждения 2—4 мин при 150 °С.

Замешивание смолы с асбестом производится в двухлопастном смесителе. Соотношение смола : асбест зависит от назначения фаолита. Для изготовления труб отношение смолы к асбесту 1 : 1,6, а для листов и пресс-изделий— 1: 1 (по массе).

Загружаемый асбест состоит из смеси 95—97% ангофилитового асбеста и 3—5% хризотилового асбеста. Волокна хризотилового асбеста, обладающие большей -механической прочностью, образуют каркас массы, а кислотостойкий антофилитовый асбест придает ей химическую стойкость. Для повышения кислотостой­ кое™ антофилитовый асбест предварительно промывают соляной кислотой.

В смеситель загружают смолу, подогретую в термостате до

с диаметром валков ~500 мм и длиной ~1000 мм, с фрикцией 1 : 1,5; валки пустотелые, с подводкой обогревающего пара и охлаждающей воды.

Фаолитовая масса лучше прилипает к холодной поверхности, поэтому температура быстроходного валка должна быть 20—30, а тихоходного 70—80 °С. Свальцованные листы срезаются с валков и во избежание слипания посыпаются тальком.

Каландрование производится на двухвалковых каландрах. Цель каландрования — получение листов с равномерной толщиной и гладкой поверхностью. Листы пропускаются через необогреваемый каландр. Каландрованные листы обрезают по формату на гильотине и выпускают частично сырыми, а частично подвергают термообработке в камере полимеризации.

Формование фаолитовых труб происходит на шнек-машине, представляющей собой горизонтальный цилиндр, внутри которого вращается стальной червяк. К передней части цилиндра прикреп­ ляется (обычно на резьбе, реже — на фланцах) цилиндрическая головка; внутрь головки ввернут мундштук, оформляющий наруж­ ную поверхность трубы. Внутренняя поверхность оформляется сердечником, укрепленным на крестовине. К сердечнику привин­ чивается дорн — длинный цилиндрический пустотелый стальной стержень, второй конец которого закреплен на стойке. Цилиндр и головка шнек-машины имеют полости, служащие для обогрева па­ ром или охлаждения водой.

Формование труб заключается в том, что куски провальцованного фаолита, подогретого до 50—60 °С. в термостате или на валь­ цах, загружают в воронку шнек-машины, которая нагрета до 60—

2 2 2

70 °С. Температура головки шнек-машины на 10 °С выше. Фаолитовая масса захватывается червяком и подается к головке шнекмашины. Затем фаолит выходит в виде трубы через кольцевую щель между мундштуком и сердечником. Выходящая труба по­ ступает на дорн, охлаждаемый изнутри водой. Поверхность дорна во избежание прилипания к нему трубы смазана машинным мас­ лом. Когда длина вышедшей трубы достигает 2 м, ее отрезают и вместе с дорном укладывают в стальной лоток — трубу, разрезан­ ную вдоль на две полуцилиндрические створки. Дорн вынимают и снова ввинчивают в сердечник, а лотки с сырыми фаолитовыми трубами загружают в вагонетку и подают в камеру отверждения. Для трубы с наружным диаметром 50 мм при толщине стенки 11 мм расход сырого фаолита 4,35 кг/пог. м.

Перегрев массы при формовании дает брак в виде вздутий или морщин. Повышенное содержание летучих также вызывает обра­ зование пузырей. При недогреве же головки шнек-машины или плохой развальцовке массы поверхность трубы получается шеро­ ховатой.

Для получения фаолита с необходимыми механическими и ан­ тикоррозионными свойствами нужно термообработкой перевести содержащуюся в нем резольную смолу в неплавкую стадию. Отверждение фаолитовых труб, листов и других изделий произво­ дится в камере туннельного типа, изготовленной из кирпича или бетона. Внутри камеры расположены ребристые калориферы, обогреваемые паром. На полу установлены рельсы для закаты­ вания вагоненток с изделиями. Камера оборудована вентилято­ ром для циркуляции воздуха при нагреве или охлаждении. Ва­ гонетку с сырыми фаолитовыми изделиями закатывают внутрь камеры и подвергают термообработке по следующему режиму:

Более длительная выдержка при 60—70 °С вредна, так как ле­ тучие удаляются слишком медленно, а на поверхности изделий образуется плотная корка еще до полного удаления летучих из

фаолита.

Существующий режим термообработки недостаточно удовлет­ ворителен ввиду длительности процесса, которая снижает про­ изводительность и значительно удорожает продукцию. Возможна ускоренная полимеризация при повышенных температуре и дав­ лении (во избежание образования вздутий), однако при этом усложняется оборудование.

223

Испытания показали, что при существующем -режиме степень отверждения, т. е. количество нерастворимой в ацетоне части, до­ стигает 95%, что вполне достаточно, так как дальнейшее отвер­ ждение происходит уже при эксплуатации фаолитовых изделий.

При отверждении удаляются 2—3% летучих от массы фаолита; примерно столько же составляет и усадка. Отвержденные листы фаолита содержат ~1% фенола, следы формальдегида и 0,2—

0,3% влаги.

Из-за низких механических свойств фаолита трубы приходится соединять посредством фланцев, уложенных на утолщенные концы

труб — бурты.

Готовые трубы покрывают изнутри и снаружи резольным 50%- ным лаком и снова подвергают термообработке по ускоренному

Лакировка значительно повышает кислотостойкость фаолито­ вых труб, снижает коэффициент трения протекающей по трубам жидкости и улучшает их внешний вид.

И з г о т о в л е н и е ф и т и н г о в . Колена, тройники, кресто­ вины и прочие фасонные части к трубам, называемые обычно фи­ тингами, могут изготовляться из сырых или, чаще, отвержденных фаолитовых труб. Например, кусок сырой трубы, заполненной пе­ ском или без него, осторожно изгибается и закладывается в ло­ ток, имеющий форму колена. Лоток с сырым фаолитовым коленом отверждается в камере по обычному режиму. Из отвержденной трубы колено изготовляется посредством склеивания двух кусков труб, срезанных под углом.

Тройники и крестовины также получаются склеиванием распи­ ленных кусков отвержденных труб. Для склейки применяется фаолитовая замазка, получаемая смешением 100 вес. ч. резольной смолы и 50 вес. ч. антофилитового асбеста.

Склеенные колена, тройники и прочие фасонные части подвер­ гаются термообработке в туннельной камере для отверждения замазки. Для большей прочности склеиваемые поверхности пред­ варительно лакируют резольным лаком. Краны и вентили изго­ товляют посредством прессования фаолита. Отпрессованные в от­ дельности детали затем собирают.

Цилиндрические изделия, например царги и трубы большого диаметра (150 мм и выше), изготовляют ручным формованием в металлических и деревянных формах с последующим отвержде­ нием в туннельной камере. Фаолит обладает кислотостойкостью по отношению к соляной кислоте (всех концентраций) при раз­

224

личных температурах, серной (концентрацией до 50%), фосфор­ ной, уксусной и ряду других кислот; не стоек к воздействию ще­ лочей и сильных окислителей, а также горячего спирта.

Механические его свойства сравнительно невысоки.

фаолита. Полученная сырая царга подвергается воздушной сушке и термообработке по обычному режиму для фаолита. Текстофао лит отличается большей прочностью к ударным нагрузкам, чем обычный фаолит.

Г л а в а X

ФУРАНОВЫЕ СМОЛЫ И ПЛАСТМАССЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Фурановые смолы получаются на основе соединений, содержа­ щих фурановое кольцо

- С —С -

0

Промышленное применение нашли фурановые полимеры на основе: а-) фурфурилового спирта, б) фурфурола, в) фурфурилового спирта и фурфурола, а также г) фурфурола и ацетона.

Фурфуриловый спирт

НС—сн

\ о/

бесцветная жидкость со слабым специфическим запахом. Кипит при 171, замерзает при —14,6°С, плотность 1,12 г/см3. Смеши­ вается с водой во всех отношениях. Получается гидрированием фурфурола при 178 °С под давлением водорода 70—100 кгс/см2 в присутствии медно-хромокисного катализатора:

Часто проводят совместную конденсацию фурфурола с ацето­ ном в присутствии кислого катализатора. Вначале процесс идет по схеме:

Следующие стадии протекают различно в зависимости от со­ отношения фурфурола к ацетону. При избытке ацетона он при­

V iH

—». СН3СОСН2—СН—СН2СОСНэ+ Н 20

С

о / у

\^ с н СН

При нагревании в щелочной среде начальные продукты обра­ зуют фурфурилиденацетон и дифурфурилиденацетон:

Эти полупродукты в сильнокислой среде образуют вначале растворимую смолу, которая затем переходит в нерастворимую форму—-полимер пространственного строения.

Наибольшее применение нашел' фурфуролоацетоновый моно­ мер (мономер ФА), получаемый по следующей схеме.

В стальной реактор, снабженный .мешалкой, рубашкой и хо­ лодильником, загружают свежеперегнанный фурфурол, ацетон,

228

воду и этанол. После кратковременного перемешивания постепен­ но приливают катализатор — 20%-ный раствор едкого натра. Тем­ пературу процесса поддерживают в пределах 30—35 °С. Когда тем­ пература смеси опустится ниже 30 °С, смесь снова подогревают до 86—95 °С и выдерживают при этой температуре 6 ч. Затем охла­ ждают продукт конденсации до 20—25 °С и нейтрализуют серной кислотой до pH 2—3. Воду отделяют вначале отстаиванием в тече­

но растворяющаяся в кетонах и сложных эфирах. Отверждается при нагревании или без него. Например, при добавке 3% бензолсульфокислоты мономер отверждается 30—110 с при 170—180 °С.

Основное применение мономера ФА — водо- и химически стой­ кий пластобетон и замазки.

Г л а в а XI

АМИНОПЛАСТЫ. АНИЛИНОФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ

СЫРЬЕ ДЛЯ АМИНОПЛАСТОВ

К аминопластам относятся материалы на основе смол, полу­ ченных конденсацией мочевины и меламина с формальдегидом.

Производство аминопластов начало развиваться в двадцатых годах текущего столетия в связи с разработкой промышленного метода синтеза мочевины из аммиака и двуокиси углерода, кото­ рый значительно расширил сырьевые источники для мочевины и удешевил ее производство. Снизилась также стоимость формалина вследствие освоения синтеза метанола из окиси углерода и во­

Вместо мочевины или наряду с ней для получения аминопла­ стов применяют тиомочевину, дициандиамид и меламин.

т. пл. 132—135 °С, плотность 1,335 г/см3.

Мочевина хорошо растворима в воде, метиловом и этиловом спирте, жидком аммиаке, жидком сернистом ангидриде; мало рас­ творима в эфире и бензоле. Водные растворы мочевины нейтраль­ ны на лакмус, но с кислотами мочевина дает нестойкие солеобраз­ ные соединения.

Основным промышленным способом получения мочевины яв­ ляется синтез из аммиака и двуокиси углерода. Основы этого син­ теза были впервые разработаны Базаровым в 60-х годах XIX в..

Процесс протекает в две стадии:

С02 + 2NH3 — у NH2—СООКН4 nh2—coonh4 —> NH2—со—nh2+ н2о

229