Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оборудование и основы проектирования предприятий по переработке пластмасс. Учебное пособие
.pdf
91
2.2.6.2. Краткая характеристика связующих
для стеклопластиков
В зависимости от назначения стеклопластиков к связующему
предъявляются различные требования. Наибольшее применение в
производстве стеклопластиков в настоящее время находят следующие химические типы связующих:
ненасыщенные полиэфиры (полиэфирмалеинаты и полиэфи-
ракрилаты);
фенолоформальдегидные олигомеры;
эпоксидные олигомеры;
кремнийорганические полимеры;
конструкционные термопласты.
От химической природы и вязкости св
язующих зависят в значительной мере не только свойства получаемого стеклопластика, но и
выбор оптимальной технологии изготовления изделий и экономика
производства.
Основой четырех из пяти вышеперечисленных типов связующих
являются термореактивные олигомеры, поэтому на завершающей
стадии изготовления полуфабриката или изделия из стеклопластика
требуется производить процесс химического отверждения связующего. Разработаны и широко пр
именяются рецептуры термореактив-
ных связующих холодного и горячего отверждения.
2.2.6.3. Краткая характеристика стеклопластиковых
полуфабрикатов
В промышленном масштабе выпускаются два вида продукции из
стеклопластиков: полуфабрикаты и изделия. В первом случае
92
полуфабрикаты перерабатываются в изделия обычными способами,
используемыми при переработке пластмасс. Во втором случае изделия получают непосредственно из исходных материалов, когда
приготовление композиции и переработка ее в изделие объединены в
один технологический цикл.
Стеклопластиковые полуфабрикаты выпускаются в виде прессо-
вочных или литьевых материалов.
Прессовочные материалы (пресс-материалы)
Пресс-материалы представляют весьма важную часть всего
объ
ема продукции промышленности стеклопластиков вследствие
того, что более половины изделий из стеклопластиков производятся
методами прямого или литьевого прессования.
Принцип изготовления стеклопластикового пресс-материала
заключается в совмещении связующего и стекловолокнистого наполнителя с образованием композиции, удобной для дальнейшей переработки в изделия методом прямого или литьевого прессования.
Одним из важных видов пресс-м
атериалов являются пресс-
материалы типа СВАМ (рис. 2.14).
Стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ) получают
непосредственно в процессе выработки первичной стеклонити, применяя связующее в качестве замасливателя стеклянных волокон.
Стеклоплавильное устройство с фильерной пластиной совер-
шает возвратно-поступательное движение параллельно оси приемного устройства – барабана достаточно большого диаметра.
На поверхности барабана формируются слои из пропитанных св
язу-
ющим и параллельно расположенных (однонаправленных) первич-
93
ных нитей. После намотки определенного числа слоев пропитанной
нити полученный материал (называемый в технике однонаправленным) разрезается и снимается с барабана. При диаметре барабана
1000 мм и его рабочей длине 3000 мм при развертке материала
получается квадратный лист размером 3000 × 3000 мм. По аналогии с
листами древесного шпона такой полуфабрикат получил название
«стеклянный шпон (стеклошпон)».
Рис. 2.14. Принципиальная схема изготовления стеклошпона
для производства стеклопластика СВАМ:
1 – стеклоплавильный сосуд; 2 – элементарные стеклянные волокна;
3 – устройство для приема первичных стеклонитей (вращающийся барабан);
4 – пульверизатор для нанесения связующего; 5 – слой первичных нитей
После сушки до определенного содержания летучих компонентов
стеклошпон можно перерабатывать в изделия методом прямого прессования.
В зависимости от типа связующих выпускаются различные
марки стеклошпона для производства изделий, применяемых в
различных областях техники и сферах экономики.
Предварительно смешанные пресс-материалы (премиксы) представляют собой пастообразные композиции на основе олигомеров
94
контактного типа, рубленых стеклонитей и других наполнителей.
Премиксы перерабатываются в изделия различного профиля при
сравнительно низких давлениях и температурах.
Предварительно пропитанные пресс-материалы (препреги) в
отличие от премиксов выпускаются в виде рулонов. Получаются на
основе стеклотканей или стеклохолстов и предназначаются для изготовления крупногабаритных изделий (деталей) повышенной прочности методом прямого прессования.
Стеклотекстолиты представляют собой пр
еимущественно листовые слоистые пластики на основе стеклотканей, пропитанных тем или
иным связующим. Стеклотекстолиты получают методом горячего
прессования пакетов, набранных из различного числа листов (слоев)
ткани, на этажных гидравлических прессах.
Прочностные характеристики стеклотекстолитов зависят от
диаметра стеклонитей, их плотности по основе или утку ткани, вида
переплетения, поверхностной об
работки ткани, типа и содержания
свяжующего. Оптимальным считается содержание связующего в
стеклотекстолите в количестве 30–40 мас. %. Наиболее прочные
стеклотекстолиты в настоящее время получают на основе модифицированных эпоксидных олигомеров.
Литьевые материалы
Важным направлением в производстве стеклопластиков стало
создание армированных стекловолокнами термопластов, получаемых
в гранулированном виде и перерабатываемых в изделия методом
литья под давлением.
95
Введение в конструкционные термопласты (алифатические
полиамиды, полиформальдегид, поликарбонаты, полибутилентерефталат и др.) до 30 мас. % стекловолокнистого наполнителя приводит
к получению армированных пластиков (стеклопластиков), прочность
которых в 2–3 раза больше прочности исходных (ненаполненных)
термопластов [1].
Предпринимаются попытки переработки методом литья под
давлением стеклопластиков на термореактивных связующих с
использованием реактопластавтоматов.
2.2.6.4. Формование изделий из стеклопластиков
Методы изготовления изделий из стеклопластиков вес
ьма
разнообразны по аппаратурно-технологическому оформлению
процессов формования изделий, зависящему от конфигурации и
размеров изделия, типов применяемых стекловолокнистых наполнителей и связующих, от величин температуры и давления формования.
Классификация и краткая характеристика методов формования
изделий из стеклопластиков
Наиболее распространенными в настоящее время являются
методы изготовления изделий из стекл
опластиков, которые приведены в табл. 2.1 с краткой характеристикой сущности каждого метода
формования [11].
Авторами настоящего пособия предпринята попытка более четкого обозначения признаков, по которым производится классификация современных методов производства изделий из стеклопластиков.
По
формо
в
тые и з
а
О
с
М
Конт
а
форм
Нап
ы
Намо
прер
ы
одно
н
ленн
о
напо
л
(нит
и
лент
ы
Намо
прер
ы
руло
н
напо
л
(ткан
и
ста)
техно
л
ания и
з
крыты
е
новны
е
етод
ктное
ование
ление
тка не-
вного
аправго
нителя
, жгута,
тка не-
вного
ного
нителя
, хол-
огии
делий
и
.
метод
ы
формл
е
з стекл
о
формо
в
Схем
а
96
ния
п
пласти
ания и
з
оверхн
о
ков по
д
делий
и
Кра
т
Посл
о
откр
ы
напо
л
рите
л
менн
о
помо
щ
вериз
п
рика
Нап
ы
напо
л
с пос
л
нием
ком
Спир
а
ная н
а
его п
р
одно
в
посл
е
Прям
а
намо
т
пред
в
врем
е
щей
п
сти и
з
разделя
ю
з стекл
о
кая ха
р
ме
т
йная у
к
той фо
р
нителя
с
ьной ил
й проп
и
ью ки
с
тора и
у
точны
м
л
ение р
у
нителя
и
едующ
и
прикат
о
льная
и
мотка
н
едвари
т
ременн
о
дующе
й
я или с
ка напо
арител
ь
нной и
л
ропитк
о
делий
тся н
а
Таб
л
пласти
к
актерис
ода
ладка в
ме лис
т
с его пр
е
и однов
р
ткой с
ти или
п
уплотн
е
валико
м
бленог
о
связу
ю
м упло
чным в
а
ли про
д
аполни
т
ельной
,
й или
пропи
т
пираль
н
лнител
я
ной, од
н
и посл
е
й
метод
ы
откры
-
ица 2.1
ов
тика
ов
двае-
уль-
нием
щего
тне-
ли-
оль-
еля с
кой
ая
с его
о-
дую-
М
Цент
р
ное
ф
вани
е
Прес
с
в зам
к
форм
Прот
я
(пул
т
Фор
м
лист
о
К о
напыле
н
виднос
т
одна
ф
издели
я
етод
обеж-
ормо труб
ование
нутой
е
жка
рузия)
ование
в
ткрыты
м
ия, на
м
ей пер
ормооб
р
сопри
к
метод
а
отки, ц
е
ечислен
азующ
а
асается
Схем
а
м отно
с
нтробе
ж
ных м
е
я пове
р
с повер
х
97
ятся м
е
ного
ф
тодов.
р
хность
ность
ю
Кра
т
Загру
стой
з
нени
е
вращ
е
Прес
с
форм
е
с его
п
одно
в
след
у
давле
Фор
м
одно
н
напо
л
его ч
е
филь
е
Нап
ы
напо
л
(или
у
с про
п
щим)
непр
е
ду сл
о
плен
к
гофр
и
него
тоды к
о
ормова
н
этих
, т. е.
формы
Око
н
кая ха
р
ме
т
ка стек
аготов
к
и проп
и
нии фо
р
ование
листо
в
редвар
и
ременн
о
ющей п
р
нием и
л
ирован
и
аправл
е
нителя
и
рез фо
р
ру
л
ение р
у
нителя
и
кладка
иткой
е
и форм
о
рывног
о
ями из
о
и с пос
л
ровани
е
нтактн
о
ия и р
я
метода
одна и
з
, другая
чание
т
актерис
ода
ловоло
к
и, ее уп
л
тка пр
и
мы
в замкн
у
напол
н
ительн
о
й или
п
опитк
о
и в вак
у
е и про
п
нного
п
протя
ж
мующу
ю
бленог
о
связу
ю
стекло
х
го связ
у
вание
листа
м
лирую
щ
едующ
и
м или
б
го фор
м
д други
х
х испо
л
пове
р
– откр
ы
абл. 2.1
тика
ни-
от-
той
ителя
й,
о-
й под
уме
итка
учка
ка
щего
олста
ю-
еж-
ей
м
ез
ования
,
разно
-
ьзуетс
я
хносте
й
та.
98
В зависимости от того, какая из поверхностей изделия – внутренняя или внешняя – должна быть гладкой, выбирают форму в виде
матрицы или пуансона (при контактном формовании или напылении).
При формовании изделий открытым способом значительно
затруднен контроль за получением заданного объемного содержания
волокнистого наполнителя в изделии и толщиной стенки этого изделия. Дополнительное уплотнение св
ободной поверхности изделий
(например, прикаточным валиком) позволяет повысить стабильность
технологического процесса и улучшить качество изделий.
К закрытым методам относятся прессование, литье под давлением (инжекционное формование), протяжка. Вся поверхность изделия
формуется при контакте с соответствующими элементами формы.
Как правило, при закрытом формовании не требуется дополнительной обработки поверхности изделия и до
стигается значительно более
высокая точность толщины их стенок.
По времени и месту совмещения связующего со стекловолокнистым наполнителем методы формования изделий из стеклопластиков
подразделяют на «мокрые» и «сухие».
К «мокрым» относятся методы формования, в которых совмещение волокнистого наполнителя со связующим (пропитка первого
компонента вторым) осуществляется непосредственно в процессе
формования изделия.
При «сухом» сп
особе формования используются предварительно
пропитанные связующим стекловолокнистые наполнители (препреги). Препреги сохраняют нужные технологические свойства и пригодны для практического использования в течение 10–15 суток [11].
99
Наряду с предварительной пропиткой стекловолокнистого
наполнителя или пропиткой его в процессе формования изделий
применяется пропитка волокнистого наполнителя связующим на
завершающей стадии процесса формования, производимой после
сборки и уплотнения стекловолокнистой заготовки будущего изделия
в замкнутой форме. Понятно, что данный метод формования будет
относиться к «мокрым» методам.
При формовании изделий из стеклопластиков волокнистый
на
полнитель, как правило, малоподвижен, а связующее обладает
хорошей текучестью. Это обстоятельство требует внимательного
подхода к выбору давления формования.
По давлению, развиваемому в формующем инструменте, методы
формования подразделяются на следующие виды: формование без
давления; формование при малом давлении (до 2,5 МПа); формование
при среднем давлении (до 7 МПа); формование при высоком давлении (до 30 МПа).
При ис
пользовании связующих, не выделяющих летучих продуктов на стадии отверждения, давление формования будет определяться
только деформационными свойствами волокнистой заготовки, зависящими от степени ее уплотнения.
При использовании связующих, отверждающихся по поликонденсационному механизму с выделением газообразных и жидких
продуктов реакции, давление формования в замкнутой форме следует
выбирать с учетом количества н
изкомолекулярных побочных продуктов, нагрев которых вызовет дополнительный рост давления.
Конструкция формы должна обеспечить получение изделий, совершенных по толщине стенки и имеющих стабильные размеры.
100
В соответствии с данным признаком классификации контактное
формование и метод напыления относятся к методам формования без
давления. Уплотнение композиции прикаточными валиками здесь
носит локальный и кратковременный характер. Намотка и центробежное формование осуществляются при малом давлении.
Среднее давление используется при «мокром» способе прессования волокнистых материалов.
При прессовании изделий из предварительно пропитанных
стекл
оволокнистых материалов (препрегов) применяют высокие
давления.
2.2.6.5. Краткая характеристика процессов изготовления изделий
из стеклопластиков методом намотки
Объем мирового производства стеклопластиковых изделий,
изготовленных методом намотки, непрерывно увеличивается.
Несмотря на то, что метод намотки относится к открытым методам формования, он позволяет в значительной мере регулировать
объемное содержание наполнителя в композиции. Достигается это
благодаря тому, что упл
отнение стекловолокнистого материала при
его намотке на оправку связано с технологическим натяжением. При
натяжении волокнистого материала волокна вступают в работу одновременно, а это приводит к более полному использованию их прочностных свойств. В свою очередь, эти факторы позволяют применять
при намотке более жесткие связующие с меньшим относительным
удли
нением и при прочих равных условиях получать материалы (и
изделия) с более высокими механическими свойствами.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]