Эта технология производства конструкционных профильных изделий из одноосно-ориентированных волокнистых пластиков непрерывным способом, например на машинах типа «Гластрудер» (рис. 17.1) фирмы «Гоулдзуэрди энджиниринг», является точной аналогией экструзии алюминия или термопластов. Во всех трех случаях производятся профильные изделия с постоянным попереч­ным сечением из соответствующего материала.

Вначале пултрузию рассматривали как метод получения про­стых сплошных профилей, армированных однонаправленным во­локном. По мере усовершенствования процесса пултрузия пре­вратилась в метод производства практически неограниченного ассортимента сплошных и полых профильных изделий. Одновре­менно появилась возможность получать изделия, свойства кото­рых удовлетворяют широкому диапазону технологических и кон­струкционных требований.

Рис. 17.1. Машина для пултрузии «Гластрудер»

Правильный выбор смолы позволяет увеличить химическую стойкость, теплостойкость, ударную и усталостную прочность материала. По мере того как осваивается промышленное произ­водство смол и катализаторов, входящих в композиции, предназ­наченные специально для переработки этим методом, его произво­дительность возрастает. Если раньше скорости пултрузии 0,6 ... 0,9 м/мин были нормой, то сейчас они увеличиваются до 4,6 ... 6,1 м/мин.

Этот резкий рост производительности обусловлен синергиче - ским эффектом от модификации смол и усовершенствования тех­нологии их отверждения. Применение высокочастотного нагрева наряду с традиционными способами нагрева не только увеличивает рабочие скорости, но и позволяет выпускать как простые крупные профильные изделия, так и такие, масса которых в пределах про­филя резко изменяется (рис. 17.2 и 17.3).

Теперь, когда производство сложных профильных изделий уже не вызывает проблем, в работах по усовершенствованию про­цесса основное внимание уделяется обеспечению точной ориента­ции армирующего волокна, что позволит оптимизировать свойства изделий в соответствии с их конкретным назначением. Для иллю­страции гибкости непрерывной технологии при современном под - 240

Рис. 17.2. Зависимость толщины изделия sot скорости отверждения о при отвер­ждении:

/ — подведенной извне теплотой; 2 — высокочастотным нагревом

Рис. 17.3. Зависимость толщины изделия s от приращения скорости отвержде­ния До, иллюстрирующая увеличение скорости отверждения при одновременном применении высокочастотного и наружного методов нагрева по сравнению с одним наружным

Ходе рассмотрим особенности получения трубы следующего строе­ния: внутренний слой из полиэфирной смолы (для придания по­верхности необходимой гладкости), затем слой мата из непрерыв­ного волокна (для создания ненаправленных свойств), три про­дольных слоя ровинга (для обеспечения прочности на изгиб), окружной слой ровинга (для прочности на разрыв под действием внутреннего давления), слой ровинга, наложенного под углом +45° и —45° (для сопротивления скручивающим нагрузкам), еще один слой мата из непрерывного волокна (для увеличения ударной прочности) и, наконец, наружный слой из химически стойкого стекловолокна (для обеспечения высокой коррозионной стой­кости). Это превосходный пример возможности широкого варьиро­вания свойств конструкционных изделий такого типа.

Обычно паковку ориентированного волокна укрепляют в су­хом состоянии, а затем пропитывают полимерной композицией, которую прокачивают сквозь сухую паковку. При такой техноло­гии воздух в материал не попадает. Избыток смолы стекает об­ратно в поддон и поступает на рециркуляцию.

В большинстве случаев паковку сухого ориентированного во­локна непрерывно наматывают на цилиндрическую оправку и придают детали необходимую окончательную форму (рис. 17.4). Расширение возможностей применения и непрерывное снижение стоимости высокопрочных волокон способствуют использованию их в процессе пултрузии. Для получения конструкционных изде­лий, по свойствам значительно превышающих аналогичные изде­лия из традиционных материалов, применяются углеродное и арамидное волокна и волокна из S-стекла. В производственной

Рис. 17.4. Оснастка для производства труб прямоугольного сечения, включающая в себя зону пропитки с перфорированным сердечником, электроды для высоко­частотного нагрева и переходной участок

Практике одновременно используют волокна различных типов,. что позволяет правильно соотнести технические и экономические требования.

Если свойства получаемых пултрузией профильных деталей, армированных различными видами волокна из ^-стекла, хорошо известны (табл. 17.1), то публикаций, касающихся свойств изде­лий из более прочных волокон, очень мало. Данные, приведенные в табл. 17.2—17.10, получены в результате реализации субсиди­рованной правительством США исследовательской программы и, хотя являются далеко не исчерпывающими, но позволяют в не­которых случаях сравнить пултрузию с другими широко приме­няемыми методами формования композиционных материалов, в ча­стности с вакуумным формованием с эластичной диафрагмой.

Очевидно, что изделия, полученные пултрузией, по свойствам превосходят детали, сделанные более традиционными методами формования. Тенденция к некоторому увеличению стоимости может быть обусловлена рядом преимуществ, характерных для этого процесса, — строгим контролем натяжения и ориентации волокна, уменьшением количества пор и поддержанием постоянного содержания волокна в композите. Даже такое трудно гарантируе­мое свойство, как межслоевой сдвиг, и то явно улучшается (рис. 17.5).

Разработано несколько интересных и важных для промышлен­ности модификаций основного процесса пултрузии, преимущест­вами которых являются высокая производительность, превосход­ный допуск по размерам и хорошие физические, химические, элек - 242

Трические и тепловые свойства. Один из этих методов пултрузии предназначен для производства непрерывных пластинчатых и ли­стовых полуфабрикатов. Эти мате­риалы выпускаются стандартной шириной 1220 мм и толщиной до 38,1 мм.

Мобильность этого метода пе­реработки подтверждается воз­можностью приспособить его для изготовления емкостей боль­шого диаметра на месте их при­менения. Основным механизмом агрегата для получения цистерн является машина для пултрузии, установленная в видоизмененном прицепе-фургоне длиной 12,2 м. Агрегат подвозят непосредствен­но к фундаменту цистерны, где получаемый пултрузией профиль заданной длины и конфигурации выкладывают в форме - цис­терны-хранилища. Точная длина рассчитывается исходя из диаметра и высоты стенок цистерны и ширины профиля. После намотки необходимого количества полуфабриката прицеп-фургон с машиной для пултрузии перевозят на следующий объект. Полученный пултрузией профиль, обычно имеющий какой-то желобок с одной стороны и выступ с другой, от формуемой ци­стерны подается обратно в машину для пултрузии, где два первых витка сцепляются вместе соответственно заданному диаметру цистерны, после чего каждый последующий виток соединяется - с предыдущим по спирали до достижения заданной высоты хра­нилища. В этот момент связующая смола в заданном количестве подается в канавку, а выступ проходит через емкость с отверди - телем. Непрерывное наложение этих двух полос приводит к сцеп­лению материала в единую конструкцию. Возможность получе -