ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТЫХ ПЛАСТИКОВ

Слоистые пластики выпускаются в форме листов (толщиной 0,5—2 мм), пластин (толщиной 2—8 мм), плит (толщиной более 8 мм), которые используются самостоятельно и для изго­товления из них изделий методом механической обработки. Про­цесс производства слоистых пластиков состоит нз следующих стадий: подготовка сырья; пропитка и сушка наполнителя; сбор­ка и прессование пакетов; обрезка кромок.

Подготовка сырья заключается в приготовлении раст­воров связующего определенной концентрации, а также сшива­нии ткани и сматывании ее в рулоны.

Рис 11.14. Схему 4)луч1Ч1нк hi еи'к.'шилаггиков плоских {nl п гифрнриваи - iM (r7> ,uicти»:

t — рулон vп*кл*эналй«1-и1'Гогм наполнится: -—пропиточная iuiNitu. •* ^иимн'.л* пали.■»■; •/' обогревательная кямера - i — нож -,кики стеклопластиком

Различные виды обработки ткани, применяемые в текстиль­ном промышленности, отрицательно влияю; на свойства слоис­тых пластиков. Например, отбеливание снижает прочность, шлихтовка затрудняет пропитку тканей связующим, что также снижает их прочность. Поэтому предпочтительно использовать необработанные ткани, а шлихтованные ткани подвергать рас­шлихтовке, т. е. удалять из них клеящие вещества.

Для производства текстаитов применяют растворы феноль­ных смол резол ьного типа при содержании их не ниже 55%. а для производства стеклотекстолита — клеи БФ и БФТ при со­держании их 26—35%

Пропитка и сушка наполнители осуществляются в пропиточно-сушильных агрегатах вертикального или горизон­тального типа. Для пропитки тканей применяют обычно верти­кальные машины, которые состоят из пропиточной ванны и су­шильной шахты. Вспомогательными устройствами в этой маши­не являются тяговые приспособления и воздушно-вентиляцион­ное устройство. Обычно применяют сдвоенные машины с одно­временной пропиткой и сушкой двух полотнищ ткани.

Раствор связующего заливают в ванну, снабженную обогре­вающей рубашкой для регулирования вязкости связующего п шестеренчатым насосом для циркуляции связующего между наипой и напорной емкостью.

ЗИН

Ткань с рулонов подается в ванну, где пропускается через пару направляющих валиков, погруженных в раствор связую­щего. Пройдя слой пропиточного раствора, ткань через систему отжимных валиков, регулирующих содержание связующего, по­ступает в сушильную камеру. Сушильная шахта прямоугольного сечения площадью 4 мг и высотой 12 м изготовлена нз листовой стали, покрытой теплоизоляцией. Внутри шахты расположены вертикальные трубы, обогреваемые паром. Кроме того,'имеется наружный калорифер, через который в шахту подается горячий воздух. Для равномерного высушивания пропитанной ткани тем­пература в сушильной камере повышается ступенчато (снизу вверх). Обычно в камере создается три зоны, в каждой нз ко­торых поддерживается свой температурный режим. Для тексто - литов: нижняя зона — около 80 °С, средняя—от 100 до 110ЯС. верхняя—от 130 до 140°С; для стеклопластиков — соответст­венно 60—90, 80—125 и 80—130 °С. Скорость воздуха составляет примерно 4 м/с. С цслыо экономии энергозатрат и создания более мягкого режима сушки осуществляют рециркуляцию воз - духа.

Скорость движения ткани регулируется с помощью коробки скоростей. При изготовлении текстолита она должна быть равна около 30 м/мин. Пропитка стеклянных тканей осуществляется без отжимной системы, а сушка их происходит при меньших скоростях движения. Это объясняется тем, что для пропитки стеклянных тканей используются клен, которые применяются в более низких концентрациях, чем фенольные смолы, и которые значительно медленнее переходят в стадию резитола. В процес­се сушки не только идет удаление летучих веществ (спирта, воды, фенола, формальдегида и др.), но и протекает реакции поликонденсации.

Контроль процесса пропитки можно осуществлять по содер­жанию в ткани летучих веществ и содержанию в спирте экстра­гируемых продуктов. Содержание летучих веществ в ткани в конце сушки должно составлять 2—4% (в зависимости от типа ткани н ее назначения). Летучие вещества в процессе сушки улавливаются и поступают на рекуперацию, что дает возмож­ность повторно использовать ценное сырье.

По выходе из шахты пропитанная и высушенная ткань оги­бает верхние валики, проходит натяжные валики и либо нама­тывается в рулоны, либо разрезается ножом па листы нужных размеров.

Сборка и прессование пакетов. Па специаль­ном столе листы пропитанной ткани укладываются в пакеты. Число листов в пакете определяет толщину готовой плиты. На­бор пакетов производится по наборным коэффициентам. Набор­ный коэффициент равен числу слоев ткани, необходимому для образования 1 мм толщины отпрессованного слоистого пластика.

Значение наборного коэффициента зависит от типа пропитанной ткани и содержания связующего. Для хлопчатобумажных тка­ней этот коэффициент имеет следующие значения: панка — от 3 до 4 листов, бязь — от 4 до б, миткаль —от 6 до 8 листов.

Пакеты укладываются с помощью подъемного стола и толка­теля па плиты этажного гидравлического пресса, нагретые до температуры не выше 40 °С. После окончания загрузки внутрь плит пресса подают обогревающий пар и смыкают их, созда­вая давление на пакеты 7—10 МПа. При нагревании связую­щее, которым пропитана ткань, размягчается, склеивает отдель­ные листы между собой и в конце процесса прессования пере ходит в резит. Оптимальная температура при прессовании тек­столита составляет около 160°С, стеклотекстолита—140- !50СС. При более высоких температурах может происходит вытекание смолы, а при более низких—удлиняется процесс прессования.

Необходимо также поддерживать оптимальное давление прессования, повышая его постепенно, так как при высоких дав­лениях может происходить разрыв ткани и потери связующего за счет выжима, а при пониженных давлениях ослабляется прочность склеивания листов и, следовательно, ухудшаются фи­зико-механические показатели слоистого пластика. Максималь­ное давление прессования определяется прочностью наполните­ля. Так, для слоистых пластиков па основе хлопчатобумажных тканей оно составляет 10—12 МПа, а для стеклотекстолита вследствие хрупкости стеклянных волокон — 4,5—6,0 МПа.

Выдержка иод давлением в прессе определяется из расчета 3—5 мин на 1 мм толщины пластика для текстолита и около 10 мин — для стеклотекстолита. В производстве стеклотексто­лита в^лроцессс прессования применяют подпрессовки. После окончания выдержки под давлением материал охлаждают н прессе, не снимая давления, до 40"С и ниже, после чего давле­ние уменьшается до атмосферного и отпрессованные плиты вы­гружаются.

Прессование слоистых пластиков производят на этажных прессах. Для повышения производительности пресса целесооб­разно увеличение площади прессуемого материала. Поэтому прессы для листовых материалов выполняют с большим числом плит, расположенных одна над другой. Каждый промежуток между плитами образует один рабочий этаж. На рис. 11.15 представлен 13-этажный пресс-автомат. На прессе установлены два гидроцилиндра / с плунжерами 2 и подвижными поперечи­нами 3. Над каждой поперечиной укреплены этажные плиты •/. В стальных плитах имеются каналы для обогрева и охлажде­ния, к которым подводят теплоноситель (пар. горячую или хо­лодную воду). Пресс обслуживается камерами-этажерками для загрузки прессуемых пакетов и выгрузки листовых изделий.

это

Рнс. 11.15, Этажный пресс-автомат;

I — гндроиилннлр; 2 — плуижс. р; 3 — л од ли ж кая мст^чина •/ - ъгамньп* плиты

Обрезка кромок листов толщиной до 6 мм производится гильотинными ножницами, а более толстых (плит)—на фрезер­ных станках.

Описанная технологическая схема производства слоистых пластиков представлена на рнс. 11.16.

Рис. 11.16. Технологическая схема производства слоистых пластиков;

I — напорный бак дли связующего; 2 — напорный баи дли растворители; 3 рулоны исходной ткани. У —пропиточная нянин; — сушильная шахта: ; 8. У- направляющие аалккн; 7 — отжимные валики; 10 — рудой прочитанной ткани; И — стол для набора ■лп - кетов; 12 — этажный Пресс: 13 — станок для обрезки плит

11.4. СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Свойства армированных пластиков зависят от свойств компо­нентов, их соотношения характера взаимодействия на границе раздела наполнитель — связующее. Прн текстильной переработ­ке элементарных волокон и нитей, а также при изготовлении бумаги, матов, холстов прочность их снижается в результате частичного разрушения. Высокопрочные композиты получаются в том случае, если относительное удлинение при разрыве связу­ющего больше пли равно относительному удлинению при раз­рыве наполнителя, что обеспечивает прочность пластиков и. рн работе изделий Это условие соблюдается для стекло - и асбо­пластиков. пластиков на основе борного волокна, углепластиков н не выдерживается в случае использования хлопчатобумажных и синтетических волокон в качестве наполнителя и связующих имеющих жесткую трехмерную структуру. Кроме того, для до­стижения максимальной прочности армированных пластиков наполнитель должен иметь такую форму сечения, прн которой обеспечивается наилучшее заполнение объема пластика напол­нителем при полном смачивании его полимером. Отвержденное связующее должно обладать также максимальной прочностью При отверждении связующего вблизи поверхности раздела волокно - полимер развиваются напряжения вследствие разно­сти температурных коэффициентов расширения наполнителя и связующего, а также за счет усадки при отверждении полимера. Эти напряжения в отдельных случаях могут достигать значи­тельных величин, и в результате сдвига возможно появление расслоений, трещин н даже разрушение волокна. Чем меньше модуль упругости полимера при прочих равных условиях, тех: ниже напряжения. Г1рн использовании коротковолокнистых на­полнителей напряжения сравнительно невелики, а следователь­но, увеличивается прочность связи волокно — связующее. По­вышению прочности связи способствует также специальная под­готовка поверхности волокна, удаление замасливателя, воска п жира, термохимическая обработка и т. д

Наличие армирующего наполнителя обусловливает структур­ную анизотропию композиционных материалов, которая наибо­лее четко выражена у слоистых пластиков и изделий из них, я также у материалов, полученных методом намотки элементар­ного волокна, пряжи, жгуга или нити. В результате у армиро­ванных материалов наблюдается слабое сопротивление попереч­ному отрыву и невысокая прочность при сдвиге, а также раз­личие в значениях показателей свойств вдоль и поперек расположения волокон. (Это особенно характерно для показа­телен прочности при сжатии и растяжении текстолитов.) У во

окинутых пластиков, армированных дискретными волокнами, анизотропия свойств практически отсутствует.

Наибольшую прочность при статическом изгибе имеют стек - ло - и асбопластики. Усталостная прочность армированных поли­мерных материалов несколько ниже, чем металлов, что объяс­няется гетерогенной структурой пластиков, в которой возможно наличие дефектов. На механические свойства армированных материалов влияют также условия эксплуатации. Высокой тер­мостойкостью и способностью длительно работать при повышен­ных температурах обладают пластики на основе кварцевых, кремнеземных, асбестовых и угольных волокон, а также ните­видных кристаллов — оксидов, нитридов, карбидов некоторых металлов

Хорошие электроизоляционные и радиотехнические свойства имеют гетииаксы и стеклопластики. Наиболее стабильны эти свойства у стеклопластиков на основе кремнийоргаиических оли­гомеров и лолиимидов. Наибольшей стойкостью к абляции об­ладают армированные пластики па основе фенольных смол н гетероцнклических пол и меров.

Некоторые композиты имеют хорошие антифрикционные свойства (например, текстолит, древесно-слоистые пластики) пли, наоборот, хорошие фрикционные свойства (например, ас­бопластики. у которых коэффициент трения без смазки состав.'нет 0,3—0,4).

Широкий диапазон свойств армированных полимерных мате­риалов и разнообразные технологические возможности перера-

Тиб. шца I 1.И. Прочностные свойства некоторых армированных пластиков* и металлов

Ми i ернад

1 Ьютноси.,

Ря яру шлющее на - иримемме. МПа

Удельна и проч­исть**. МПа

Модуль

кг/«а

при растя­жении

при сжатии

при растя­жении

при сжатии

yjIpVTOi ч Г1

Cja. ib - ЧОХ ГС А

7850

1600

1600

0,204

0,20-1

210

Титан ОТ-4

4.500

800

800

0,177

0,177

По

Текстолит ПТК

1350

По

150

0,081

0,11

10

Гстннакс

1400

150

170

0,107

0,121

Дсботекетоат

1800

150

150

0,083

0,083

24

('.н'клтекстолнт

1700

418

300

0.240

0,170

22

Порояластяк

2000

2240

1920

1,087

0,932

252

N-.iercKfio. iiiT (на •вове графитовой

140»

31,0

70

0,022

0,050

ikuiiii)

• Покупатели получены на оСрП. тцйл. щгоюилснки'х вдоль слоев г. о основе)

• Удельная прочность отношение прочности к :лотно гл материала.

ботки в изделия позволили использовать их в различных облас­тях народного хозяйства. Прочностные свойства армированных пластиков по сравнению со свойствами других конструкционных материалов приведены в табл. 11.3.

Комментарии закрыты.