По мере роста производства слоистых пластиков у многих компаний объем заказов вырос с 25—50 до 500—5000 изделий из КМ. Хотя этот прирост еще не является достаточно большим, чтобы служить основанием для внедрения штампов для формования из­делий или полной автоматизации производства, частичная авто­матизация вполне оправдана, поскольку она позволяет увеличить производительность и снизить затраты ручного труда.

Первый шаг к полуавтоматизации заключался в использова­нии большого числа форм и конвейеризации производства, что позволило сократить обслуживающие операции и увеличить про­изводительность. При этом требования к квалификации опера­тора не снизились, но потребность в высоком его мастерстве оста - 72 лась лишь на отдельных участках. Следующим этапом явилось создание таких механизированных форм открытого типа, какие применяются при формовании напылением, где некоторые или все операции выполняются на машине. В более совершенных си­стемах был автоматизирован практически весь процесс, начиная от подачи компонентов композиции и кончая получением изделия, готового к отгрузке, с минимальным количеством ручных опера­ций.

Вначале было автоматизировано производство наименее слож­ных изделий, которые можно было формовать в простых формах и продавать потребителям в больших количествах. К таким из­делиям относятся гладкие и гофрированные панели. В машину на ленточном транспортере поступали маты рубленой стекло - пряжи, в них вводили смолу и катализатор, и смесь отвержда- лась в печи над транспортером. Затем были созданы машины, ко­торые автоматически выполняли следующие операции: получе­ние матов рубленой стеклопряжи из ровинга, перенос этих ма­тов на подложку из полиэтиленовой или целлофановой пленки, введение окрашенной смолы, покрытие сверху вторым слоем пленки, уплотнение смеси смолы со стекловолокном между двумя пленками, профилирование композиционного материала протяж­кой его через фасонные шаблоны, установленные в печи. Когда полностью отвержденный материал выходил из печи, его наре­зали на панели передвижными пилами с водяным охлаждением, управление которых осуществлялось по перфокартам, введенным в управляющее устройство. Отходы и обрезки кромок поступали в мусоросборники, а панели перемещались на обдирочно-обточный станок для удаления пленок и воды и подавались оттуда сухими на браковочный стол.

В начале 60-х годов были сконструированы машины для формо­вания больших гладких панелей размером 4,9x12,2 м, основан­ные на использовании нового типа распылителя, названного «рас­пылителем волокна и эпоксидной смолы». Этот распылитель, раз­работанный в Европе и импортированный в США, устанавли­вался на специальном мостике и, совершая возвратно-поступатель­ное движение над подвижным столом с формой, равномерно за­полнял ее рубленым волокном и смолой. Затем материал прохо­дил через ряд рифленых валиков для удаления воздуха и уплот­нения. Полученные таким образом панели отверждались и посту­пали на дальнейшую обработку. Было сконструировано несколько типов столов для форм, которые крепили к стреле крана и тянули с нужной скоростью цепью и кабестаном. Столы были связаны челночной направляющей таким образом, что процесс формова­ния становился непрерывным.

Следующим наиболее вероятным кандидатом для автоматиза­ции процесса формования ручной укладкой стало производство цилиндрических изделий, например сосудов высокого давления. Намотка волокном — хорошо известный процесс, который стал
особенно популярным в 60-х годах как часть кос­мической программы. На­мотка волокном — про­цесс, который осущест­вляется в формах откры­того типа, но он должен быть таким точным и спе­цифичным по конечному назначению изделия, что его разработка проводи­лась совершенно само­стоятельно. Однако для обычных целей (а не в со­ответствии с правитель­ственной программой) та­кие изделия, как баки, водосточные и другие ти­пы труб, сравнительно простые по конструкции, имеют значительно менее жесткие допуски на раз­меры и применяются в гораздо больших количе­ствах, чем изделия для космических исследований. Разрабо­танные и запущенные в эксплуатацию в середине 60-х го­дов машины для изготовления больших подземных резерву­аров для хранения бензина основаны на комбинировании трех ме­тодов формования: ручной укладкой, напылением и намоткой волокном. Концевые раструбы таких резервуаров делали с помо­щью снабженного программированным управлением «распыли­теля с рубильным устройством» (распылителя волокна), напыляя под управлением опытного оператора материал на вращающийся сердечник с последующим уплотнением его между валиками. В более поздних конструкциях этих машин необходимость в опера­торе отпала.

В настоящее время сконструированы машины для формования гладких панелей, больших панелей, труб, резервуаров и водосточ­ных труб, работающие по основным принципам укладки материа­лов и их уплотнения в форме тем или иным способом. Одна из­вестная машина для формования непрерывных цилиндрических изделий основана на применении так называемого «исчезающего сердечника». Сердечник-оправка имеет вращающуюся крестовину, на которую намотана неразъемная полоса из коррозионно-стой­кой стали шириной около 125 мм. Шаг намотки 125 мм на 1 оборот. Когда намотанная полоса приближается к концу крестовины, она оттягивается с помощью нескольких валиков с буртиками на концах через полую ось («исчезая» таким образом), а затем пода - 74
ется другой группой валиков обратно на вращающуюся кресто­вину, и этот цикл многократно повторяется. Такой механизм позволяет разрешить все трудности, связанные с работой сердеч­ника и нанесением материалов на него.

В обычных установках для намотки волокна (рис. 13.9) исход­ные материалы (смола и волокно) поступают из неподвижных ем­костей и наматываются на вращающийся сердечник конечной длины. В этих машинах из-за перемен направления хода всегда теряется материал на обоих концах сердечника, а для получения длинных труб требуются сердечники и машины большой длины, причем сердечники должны извлекаться.

В установках для намотки волокном непрерывного действия сердечник не вращается, а движется вдоль оси вращающихся бобин, с которых сматывается волокно и которые периодически останавливают и заменяют. Эта операция ограничивает количе­ство и тип применяемых в такой технологии волокон. После от­верждения материала сердечники извлекаются.

В установках с «исчезающим сердечником» (процесс Дрост - холма) длина формуемого изделия ничем не ограничена, так как сердечник в обычном понимании вообще отсутствует. Кроме того, поскольку «исчезающий сердечник» сам вращается, материал поступает из неподвижного источника, благодаря чему процесс может быть запрограммирован и работа установки не будет пре­рываться из-за отсутствия материала. Более того, этот способ позволяет использовать волокна и смолы многих различных типов и получать настоящие слоистые конструкции или многослойные конструкции с плотной поверхностной пленкой.

При массовом производстве методами формования ручной укладкой и напылением таких изделий, как лодки, раковины, ванны, бассейны для лилий, садовая и парковая мебель, обычно применяют роботы (рис. 13.10). Такие многоосевые, сервоуправляе - мые и управляемые с помощью перфоленты роботы, которые ши­роко используются в автомобильной промышленности, специально приспособлены для нужд данной отрасли. Тем не менее для конт­роля процесса отверждения слоев здесь также требуется квалифи­цированный оператор.

Преимущество робота состоит в том, что его применение при формовании напылением позволяет выполнять все жесткие тре­бования Управления по охране здоровья на производстве. По­скольку роботам не надо дышать и им не страшна аллергия, они могут работать в закрытом помещении практически без участия человека, за исключением операций по замене форм и обеспече­нию сырьем.

Автоматизация затронула также некоторые операции вакуум­ного формования, особенно при получении конструкционных мно­гослойных материалов. Для выкладки многослойных поверхност­ных слоев используются рубильно-распылительные установки, совершающие возвратно-поступательное движение, причем мон-

Рис. 13.10. Трехкоординатный роботизированный автомат для напыления: 1 — привод продольного перемещения; 2 — форма; 3 — распылительное сопло; 4 — поворотная головка; 5 — подача стекловолокна; 6 — привод вертикального перемещения; 7 — привод поперечного перемещения; 8— кабель; 9— подача смолы; 10 — ленточные программоносители

Таж сердечников производится автоматически. Затем весь агрегат соединяется с вакуумной камерой, герметизируется вместе с фор­мой, и воздух отсасывается, в результате чего материал уплот­няется и обеспечивается плотное обжимание сердечника поверх­ностными слоями. Наличие вакуумной камеры почти полностью исключает выделение стирола при проведении процесса.