3. Пресс материалы с волокнистыми наполнителями.

Волокниты

Пресс-материалы с хлопковой целлюлозой в качестве наполни­теля называютволокнитами.

В качестве связующего в волокнитах применяют фенолоформ- альдегидные олигомеры резольного типа в виде эмульсий и водно-спиртовых растворов. Использование водных эмульсий и растворов вместо твердых резольных олигомеров связано с тем, что волокнистые наполнители пропитываются гораздо хуже, чем порошкообразные. В состав волокнитов кроме связующего и наполнителя входят различные добавки: ускорители отверждения, смазывающие вещества и др. Поскольку волокниты используют в основном для изготовления деталей технического назначения (не декоративного), их выпускают обычно натурального светло-коричневого цвета (неокрашенными).

Технологический процесс получения волокнита включает стадии подготовки сырья, замешивания сырого волокнита, сушку, стандартизацию и упаковку.

Технологическая схема рис 26 стр 29

Водоэмульсионный резольный олигомер отделяют от водной фазы в отстойнике. Из отстойника он самотеком поступает в смеситель-стандартизатор, в который добавляют этанол и олеиновую кислоту.

Смесь олигомера с олеиновой кислотой поступает самотеком в весовой мерник, а оттуда в смеситель тарельчатого типа дляпропитки наполнителя — хлопковой целлюлозы, предварительно загруженной через измельчительное устройство. Смеситель представляет собой вращающуюся чугунную чашу, установленную на роликах. В ней имеются два чугунных цилиндра (бегуны), которые катятся по чаше со скольжением и могут перемещаться вертикально. Бегуны снабжены гребками, передвигающими волокнит от периферии к центру и обратно.

Пропитку проводят в течение 15—20 мин, после чего массу опудривают смесью сыпучих компонентов — талька, оксида магния и оксида кальция. Тальк добавляют для повышения текучести и водостойкости волокнита, а оксиды магния и кальция— для ускорения процесса отверждения. Смесь сыпучих компонентов готовят предварительно путем просеивания на вибрационном сите и смешения в барабанном смесителе.

Сырой волокнит выгружают в приемный бункер, из которого его пневмотранспортом подают в ленточную сушилку. Волокнит проходит последовательно все ленты, при этом температура воздуха в сушилке повышается с 55 до 90 °С. При скорости движения ленты 0,9 м/мин время пребывания волокнита в сушилке составляет 36—40 мин. Качество сушки контролируют по текучести массы (40—140 мм по Рашигу) и внешнему виду диска, отпрессованного из высушенного материала. В процессе сушки волокнита из олигомера удаляются летучие продукты и за счет дальнейшей поликонденсации происходит частичный переход резола в резитол. Высушенный волокнит через воздуховод поступает в бункер, а затем на стандартизацию в барабанный смеситель, в котором перемешивается в течение 20—25 мин и выдерживается для выравнивания влажности.

Волокнистые пресс-материалы, наполненные хлопковой цел­люлозой, имеют более высокие физико-механические показатели, чем пресс-порошки на основе древесной муки.Волокнистая структура наполнителя обеспечивает прежде всего повышенную прочность к ударным нагрузкам (ударная вязкость), прочность на истирание и на статический изгиб. При этом прочностные показатели материала зависят от длины волокон хлопковой целлюлозы: чем длиннее волокна, тем выше ударная вязкость волокнита

Изделия из волокнитов стойки к действию слабых кислот и оснований, но разрушаются сильными кислотами и щелочами.

Волокниты перерабатывают в изделия методов прессования. Основное назначение волокнитов — изготовление деталей, обла­дающих повышенной прочностью при истирании, изгибе, кручении и хорошими антифрикционными свойствами (переключатели, фланцы, стойки, кулачки, шестерни, направляющие втулки и т. п.).

Асбомассы, или асборезольные пресс-материалы, .представляют собой композиции на основе резольных олигомеров и минерального наполнителя—асбеста. В качестве связующих в производстве асбомасс используют водоэмульсионные и водно-спиртовые фенолоформальдегидные, фенолокрезолоформальдегидные, а также фенолоформальдегидные олигомеры, модифицированные канифолью. В качестве смазки для асбомасс применяют сульфированную ворвань, олеиновую кислоту или мыла жирных кислот в виде 50—60%ного водного раствора. Процесс производства асбомассы состоит из стадий подготовки сырья, смешения компонентов, обработки сырого пресс-материала на прессе и на вальцах, сушки и усреднения.

Подготовка сырья заключается в разбавлении олигомера спиртом в стандартизаторе до получения раствора вязкостью 0,4—0,5 Па-с и очистке асбеста от металлических примесей путем пропускания его через магнитные сепараторы. Полученный раствор олигомера подают через весовой мерник в лопастный смеситель, в который загружают все остальные компоненты, за исключением асбеста. После перемешивания в течение 10 мин вводят асбест и продолжают перемешивание еще 50—70 мин.

Асбестовое волокно очень плохо пропитывается связующим и при смешении происходит в основном обволакивание волокон олигомером. Для более полного обволакивания и получения более однородной по составу массы сырой пресс-материал многократно прессуют в гидравлическом прессе под давлением 10 МПа. Затем материал вальцуют на бесфрикционных вальцах, охлаждаемых водой. Такие вальцы обеспечивают сохранение волокнистой структуры наполнителя. Хорошее обволакивание асбестового волокна олигомером достигается многократным пропусканием пресс-материала через вальцы: при этом зазор между валками постепенно уменьшается от 12—18 мм до 1,5—2,5 мм. Сушку предварительно измельченного материала проводят в ленточных вакуум-сушилках при 80—100 °С и оста­точном давлении 26—32 кПа. Высушенный материал охлажда­ют в шкафах и стандартизуют.

Асбомассы обладают хорошими фрикционными свойствами и повышенной теплостойкостью. По водостойкости и диэлектрическим свойствам асбомассы значительно уступают пресс-порошкам. К недостаткам асборезольных пресс-материалов относятся также их сравнительно невысокая прочность при растяжении и малая текучесть при прессовании, что затрудняет изготовление из них тонкостенных изделий сложного профиля.Асбомассы применяют для изготовления изделий, обладающих хорошими фрикционными свойствами, высокими теплостойкостью и механической прочностью. Из асбомасс изготовляют тормозные колодки экскаваторов, подъемных кранов, вагонов, накладки и диски сцепления, используемыев различных видах транспортных средств.

Фаолиты представляют собой кислотоупорные пластмассы на основе водоэмульсионных резольных фенолоформальдегидных олигомеров и кислотостойкого наполнителя. В зависимости от применяемого наполнителя различают три марки фаолита: фаолит марки А — с антофиллитовым и хризотиловым асбестом; фаолит марки Т — с графитом и хризотиловым асбестом (в отличие от фаолита его называют графолитом); фаолит марки Пс речным песком и хризотиловым асбестом. Выпускают фаолиты как в виде полуфабрикатов — сырых листов, прессовочной массы и замазок, так и в виде готовых изделий из отвержденного фаолита.Процесс производства фаолитов состоит из стадий синтеза жидкого резольного олигомера, смешения его с наполнителем, вальцевания массы, переработки ее в изделия и термообработки (отверждения) изделий из фаолита.

Синтез резольного олигомера проводят в реакторе, в котором резольный фенолоформальдегидный олигомер нагревается до 50—70 °С, после чего он сливается в мерник. Смешение компонентов композиции осуществляется в лопастном смесителе при 60—65 °С.После смешения дальнейшие стадии процесса определяются целевым назначением получаемых продуктов. Для изготовления фаолитовой замазки масса после вальцов подается на упаковку. Для получения сырых листов масса из смесителя подается на вальцы, где вальцуется с фрикцией при температуре горячего валка 70—90 °С и холодного валка 25—30 °С, и пропускается через каландр. Для получения труб и профильных изделий пресс-масса после вальцевания подается в пресс или экструдер.Температура обогреваемого цилиндра экструдера 60—70 °С. Затем трубы и другие изделия направляются в камеру на от­верждение. Отверждение проводится при 60—120 °С в течение суток. После отверждения изделия поступают на механическую обработку (токарный станок или пила), покрываются резольным лаком и сушатся.Основной особенностью фаолитов является их высокая кис-лотостойкость. Исключительно высокой кислотостойкостью обладает фаолит марки А.. Фаолит марки А стоек к действию серной, соляной, фосфорной, уксусной (до 50%-ной), муравьиной, щавелевой, молочной кислот, хлорированных углеводородов, минеральных масел. Фаолит марки Т стоек также к плавиковой кислоте.Фаолитынестойки к действию азотной и хромовой кислот, иоду, брому, щелочам, пиридинам, ацетону, спирту.

Существенное влияние на свойства материала оказывает на­полнитель. Антофиллитовый асбест придает фаолиту высокую химическую стойкость, в то время как хризотиловый асбест снижает ее, но зато сообщает более высокую механическую прочность. Это и определяет необходимость сочетания асбестов обоих типов.

Самой высокой теплостойкостью (до 145 °С) обладает фаолит марки П, который отличается и высокой электрической прочностью (до 20 кВ/мм). Фаолит марки Т имеет наиболее высокую теплопроводность. Он применяется главным образом для изготовления холодильников, которые могут работать в среде хлора несколько лет. Кроме того, использование графита в качестве наполнителя придает фаолиту марки Т стойкость и к плавиковой кислоте в отличие от фаолита марки А, в котором наполнителем является нестойкий к этой кислоте асбест. Фаолиты применяются в различных отраслях промышленности как химически стойкие конструкционные и футеровочные материалы, с успехом заменяющие свинец, бронзу и нержавеющую сталь. Из фаолитов изготовляют химическую аппаратуру и детали: резервуары, реакторы, скрубберы, ректификационные и адсорбционные колонны, нутч-фильтры, электролизные и травильные ванны, кристаллизаторы, оросительные холодильники, мешалки, детали насосов и вентиляторов, трубы и части к ним, вентили, краны и т. д.

Стекловолокниты

Фенопласты, содержащие в качестве наполнителя стеклянное волокно, называются стекловолокнитами.

Стеклянное волокно обусловливает в основном высокие физико-механические показатели стекловолокнитов. Диэлектрические свойства и химическая стойкость определяются главным образом природой полимерного связующего. В качестве связующих в стекловолокнитах применяют фенолоформальдегидные олигомеры резольного типа, которые могут быть совмещены с другими полимерами.

Технологический процесс производства стекловолокнитов состоит из пропитки и сушки стеклянного волокна. Содержание связующего в готовом стекловолокните 28—32%, содержание летучих 2—5%.

Стекловолокниты обладают исключительно высокими удельной прочностью (прочность, отнесенная к плотности) и жестко­стью, хорошо противостоят вибрационным и знакопеременным нагрузкам. Они отличаются хорошими диэлектрическими и теп­лоизоляционными свойствами, которые сочетаются с высокой стойкостью к различным химическим реагентам, к воздействию микроорганизмов и коррозии.

Свойства стекловолокнитов во многом зависят от применяемого наполнителя. Использование щелочных (известково-натриевых) стекол для производства стеклянного волокна дает возможность получать материалы с высокой кислотостойкостью, применение слабощелочных (боросиликатных) стекол — материалы с более высокими диэлектрическими показателями и водостойкостью. Существенную роль играет толщина волокна: чем тоньше стеклянное волокно, тем выше прочность на изгиб, но ниже ударная вязкость.

Стекловолокниты с улучшенными механическими показателями могут быть получены при использовании в качестве связующих фенолофурфурролформальдегидных олигомеров. Высокие физико-механические показатели имеют стекловолокниты, в которых связующим являются фенолоформальдегидные резолы, совмещенные с поливинилбу-тиралем. Улучшенные диэлектрические свойства имеют стекло­волокниты на основе фенолоанилиноформальдегидных связующих.

Стекловолокниты перерабатывают в изделия методами компрессионного и литьевого прессования.

Билет 7