книги из ГПНТБ / Производство стеклянных волокон и тканей

Определение толщины тканых и нетканых материалов

Толщину тканых и нетканых материалов определяют на оптиче­

на экран. Точность отсчета по шкале составляет 0,001 мм, четвер­ тый знак после запятой определяется приближенно. Прибор имеет устройство для автоматического и ручного подъема и опускания контактной площадки и ее прижима к испытываемому образцу материала.

Определение содержания веществ (замасливателя, шлихты, аппрета), удаляемых при прокаливании

Навеску испытуемого стекловолокнистого материала ~ 2 г по­ мещают в заранее взвешенный прокаленный тигель и выдерживают в термостате при температуре 105±5°С в течение 40 мин, чтобы удалить поглощенную влагу, охлаждают в эксикаторе с осушаю­

держивают при температуре 650—700 °С в течение 15 мин (или при

ностью (масса т2).

Количество веществ, удаленных при прокаливании, К (в %) вычисляют по формуле

Так как величина К зависит от разности масс, а изменения мас­ сы очень небольшие, необходимо принимать меры для предотвра­ щения доступа влаги к образцу перед каждым взвешиванием. В особо ответственных испытаниях более тщательно контролирует­ ся температура, в муфельную печь подается просушенный воздух и т. д.

Если замасливатель, шлихта или аппрет содержат компоненты, полностью не удаляемые при прокаливании, используются хими­ ческие методы испытаний.

Определение содержания влаги

Образец материала высушивают в бюксах, крышки с которых снимают только в сушильном шкафу. Температура сушки 105±

± 5 ° С , продолжительность—40 мин, точность взвешивания 0,0001 г.

301

Так как на поверхности волокна, как правило, находится за­ масливатель, или шлихта, или аппрет, при выс>шивании стекловолокнистый материал теряет не только влагу, но и часть веществ, находящихся на его поверхности. Применяют и другие методы •определения влаги в стекловолокнистых материалах (обезвожи­ вание химическими веществами, высушивание до постоянной мас­ сы, измерение диэлектрической постоянной), но для стандартных испытаний наиболее удобным и достаточно точным считается ме­ тод, описанный выше. К преимуществам этого метода следует от­ нести сравнительно небольшой объем нагреваемого в сушильном шкафу воздуха, что снижает потери легколетучих веществ с по­ верхности стеклянных волокон.

ный материал, путанка, однонаправленный материал) условия ра­

дится в менее благоприятных условиях, чем в ткани сатинового переплетения, где оно менее изогнуто и при нагружении компо­ зиционного материала воспринимает нагрузку при более благо­ приятных условиях.

Для определения прочности волокна при растяжении его за­ клеивают в бумажную рамку, которая имеет внутри отверстие

машину, изготовленную на основе стандартных аналитических ве­ сов марки АДВ-200 м.

302

На правом коромысле весов находится верхний зажим. Второй, неподвижный зажим установлен на станине микромашины. Рамка с волокном закрепляется между верхним и нижним зажимами, после чего рамка разрезается. Растяжение волокна производится при плавном нагружении на левое плечо коромысла калиброван­ ной цепочки из неокисляющегося металла. При обрыве волокна нагружающее устройство останавливается и по шкале, отградуиро­ ванной в единицах силы (в гс), определяется величина разрывной

на механические свойства волокна и показатели прочности полу­ чаются заниженными.

В композиционном материале стеклянное волокно в значитель­ ной степени изолировано от влаги окружающего воздуха связую­ щим, и механические свойства волокна оказываются выше, чем при нагружении волокна на воздухе. В связи с этим целесообразно прочность стеклянного волокна определять в вакууме или испыты­ вать волокна, покрытые связующим.

Для испытания стеклянных волокон в вакууме создана отечест­

ние электрических сигналов, регистрируемых самописцем. Для ис­ пытания в вакууме волокна наклеиваются на рамку из латун­ ной фольги с помощью шеллака. Показатели прочности волокна, полученные при испытании в вакууме, на 25—40% выше, чем по­ казатели, полученные при испытании на воздухе.

Метод ориентированных микропластиков рассчитан на опреде­ ление прочности стеклянного волокна в условиях, близких к усло­ виям работы волокна в композиционном материале. На металли­ ческую рамку, представляющую собой прямоугольный параллеле­ пипед, без натяжения наматывается с определенным шагом испы­ туемая нить, которая непосредственно перед намоткой на рамку пропускается через ванночку со связующим. По окончании намот­ ки рамку укрепляют в зажимах разрывной машины и одну грань рамки (подвижную, перпендикулярную направлению намотки ни­ тей) оттягивают, фиксируя усилие оттягивания на шкале разрыв­ ной машины.

Усилие оттягивания складывается из натяжения намотанных нитей, находящихся по обе стороны рамки, и заранее известного собственного сопротивления рамки. Усилие оттягивания задается испытателем и должно соответствовать усилию, испытываемому нитью в композиционном материале.

Положение оттянутой грани рамки фиксируют стопором и рам­ ку с образцами переносят в полимеризационный шкаф, где она находится до окончания полимеризации связующего. Затем отрез­ ки нитей, пропитанные связующим и заполимеризованные под

303

натяжением, срезают с ра.мки. Эти образцы называются ориенти­ рованными микропластиками и могут использоваться для различ­ ных исследований и для определения прочности волокна. Предел прочности при растяжении волокна (в кгс/мм2) определяется по формуле

Рр-1000

50 образцов ориентированных микропластиков. Получаемое зна­ чение ст надо рассматривать как усредненное, но достаточно точное.

Показатели прочности волокна, полученные методом ориенти­ рованных микропластиков, как правило, на 15—30% выше пока­ зателей, полученных при испытании на воздухе волокна, не покры­ того смолой.

Нити некрученые и крученые. Прочность нитей определяется на разрывных машинах с зажимами типа «улитка» или с плоскими зажимами. При испытании в «улитках» не требуется специального приготовления образцов. Рабочая длина образца составляет 500 мм. При испытаниях в плоских зажимах образец заранее под­ готавливают к испытанию: отрезки испытуемой нити накладывают на лист бумаги параллельно друг другу, концы отрезков приклеи­ вают клеем БФ (с пластификатором) к бумаге так, чтобы непроклеенная, т. е. рабочая часть образца, была равна 80 мм. Образцы готовы к испытаниям после полимеризации клея и охлаждения в эксикаторе. Показатели прочности нити при испытании в плоских зажимах выше, чгм при испытании в зажимах типа «улитка» (чем тоньше нить, тем эта разница больше).

Испытания нити в плоских зажимах имеют следующие достоин­ ства: определяется не только прочность, но и удлинение при рас­ тяжении нити (при испытаниях в зажимах типа «улитка» этот по­ казатель определять нельзя, так как невозможно точно зафиксиро­ вать рабочую длину образца); достигается сопоставимость пока­ зателей прочности нити с показателями прочности ткани вследст­

«улиток»; достигается сопоставимость результатов испытаний на

Ткани. При испытании стеклянной ткани на прочность необхо­

304

их пропитывают полимерным связующим, после чего устойчивость к сжатию резко возрастает. Кроме того, пропитка концов образцов связующим повышает коэффициент одновременности работы всех элементов ткани, сопротивляющихся растяжению.

Полоску ткани шириной 25 мм, прочность которой не превы­ шает 400 кгс, пропитывают клеем БФ любой модификации (с плас­ тификатором), а полоску ткани с прочностью свыше 400 кгс про­ питывают полиэфирной или эпоксидной смолой.

Кордные ткани также пропитывают полиэфирной или эпоксид­ ной смолой, но пропитанные концы образцов складывают вдвое и помещают под груз на период полимеризации связующего. Ре­ жим полимеризации зависит от вида связующего.

Проклейка полосок (образцов) всех видов тканей, за исклю­ чением многослойных, производится на бумаге. Вначале про­ мазывают клеем или связующим края листа бумаги (по шаблону),

полосок ткани. Ширина шаблона соответствует рабочей длине об­ разца ткани, уменьшенной на 20 мм.

Перед испытаниями на разрывной машине каждую полоску ткани отрезают вместе с бумагой от остальных полосок. Бумагу разрывают на разрывной машине непосредственно перед растяже­ нием образца, но после того, как образец выравнен и закреплен в зажимах.

Проклейка полосок ткани на бумаге облегчает работу испыта­ теля и практически устраняет возможность перекоса полосок в процессе их приготовления.

Определение изгибоустойчивости нитей и тканей

Изгибоустойчивость нитей характеризует их способность выдер­ живать многократные изгибающие знакопеременные нагрузки в процессе текстильной переработки.

Изгибоустойчивость тканей определяется обычно для фильтро­ вальных тканей, для которых этот показатель особенно важен, так как при очистке фильтров рукавного типа ткань периодически ис­ пытывает знакопеременные изгибающие нагрузки.

Приборы различной конструкции, на которых определяется из­ гибоустойчивость нитей и тканей, работают по одному принципу: образец располагают вертикально; к его нижней части приклады­ вается растягивающая нагрузка (с помощью нижнего зажима), а верхняя часть заправляется в изгибающую головку. Изгибающая головка совершает в вертикальной плоскости с. постоянной ско­ ростью качания в правую и в левую сторону относительно неподвижной оси, проходящей через нижнюю границу головки. Зажатая в изгибающей головке верхняя часть образца в зоне ниж­ ней границы изгибающей головки также совершает вслед за ней знакопеременные циклические изгибы. Таким образом, весь обра -

305

зец находится под нагрузкой, а одно из сечений его подвергается знакопеременному изгибу.

Нагрузка, растягивающая обргзец, может быть различной: по­ стоянной для всех испытываемых образцов или равной постоянной

при прочих равных условиях. Изгибоустойчивость материала мо­ жет быть оценена по времени или по числу двойных изгибов (цик­ лов) до разрушения образца. При испытании нитей применяется специальная методика приготовления образцов, которая позволяет испытывать в одной изгибающей головке одновременно пять нитей. Такой образец состоит из пяти отрезков испытуемой нити, имею­ щих одинаковое натяжение и заклеенных в одну бумажную рамку; образец готовят на специальном приспособлении. При испытании материалов на изгибоустойчивость наибольшие затруднения вызы­

ленным деформированием материала, причем на результаты ока­ зывает большое влияние абсолютная влажность окружающего воз­ духа и его температура. В связи с этим приборы для определения изгибоустойчивости снабжаются ограждающими кожухами. При

в изгибающих головках, так как даже незначительное изменение радиуса влияет на изгибоустойчивость образца.

Оценка старения текстильных материалов

Как правило, текстильные материалы из стеклянного волокна являются либо полуфабрикатами, либо комплектующими материа­ лами. Для них должны быть установлены гарантийные сроки хра­ нения, по истечении которых материал не может быть использован по назначению. Гарантийный срок хранения определяется по сте­ пени изменения свойств (старению материала) в зависимости от условий и продолжительности хранения и от вида упаковки. Ис­

ренного старения материалов необходимо иметь эталонный мате­ риал с известным сроком гарантийного хранения в естественных условиях. Сравнение изменения свойств испытуемого и эталонного материалов в процессе ускоренного старения позволяет прибли­ женно определить гарантийный срок хранения испытуемого ма­ териала. Факторами, ускоряющими естественное старение стекло-

306

308

ЛИТЕРАТУРА

1.А с л а н о в а M . С. Волокно, нити и ткани из стекла. М., «Гизлегпром», 1945. 91 с.

6.А н д р и е в с к а я Г. Д . Высокопрочные ориентированные стеклопла­ стики. М., «Наука», 1966. 370 с.

7.Адгезия полимеров. Сборник. М., изд-во АН СССР, 1963. 144 с.

8.А й л е р Р. Коллоидная химия кремнезема и силикатов. М., «Госстройиздат», 1959. 228 с.

11.Влияние химического состава на некоторые физико-химические свойства стекла. Сборник. М., «Гизлегпром», 1934. 160 с.

12. Г о р д е е в В. А., В о л к о в П. В. Ткачество. М., «Гизлегпром», 1958.

551с.

13.3 а к А. Ф. Физико-химические свойства стеклянного волокна. М., »Ростехиздат», 1962. 223 с.

14.Изделия из стеклянного волокна и стеклопластиков. Ч. I . М., изд-во Коми­

17.К и с е л е в . Б . А. Стеклопластики. М., «Химия», 1961, 240 с.

18.Л ю б у т и н О. С. Автоматизация производства стеклопластиков. М., «Химия», 1969. 256 с.

19.Методы исследования и контроля стекловолокнистых материалов. Сборник. М., «Госхимиздат», 1963. 94 с.

310