Главная

Раздел 37. Технологические процессы получения изделий из полимерных композиционных материалов. Подготовка компонентов

Содержание

Изготовление конструкций из композитов

Технология приготовления связующих

Технологические свойства связующих

Приготовление связующих

Технология подготовки арматуры

Выбор арматуры для формования

Пропитка арматуры и наполнителей

Вопросы для самопроверки

Полимерные композиты обладают существенным отличием от металлов, заключающемся в том, что композиционный материал получают одновременно с изделием. Если при использовании металлов изготовитель гарантирует геометрические и физико-механические характеристики материалов, то применительно к композитам промышленность поставляет только компоненты. Поэтому технология переработки композитов в изделия в принципе отличается от традиционной, характерной для металлов и включает следующие операции: подготовку армирующих материалов; приготовление связующего; пропитку армирующих материалов связующим; формование детали; отверждение связующего; извлечение изделия из технологической оснастки; контроль качества материала в изделии; механическую или другую доработку детали и маркировку.

Изготовление конструкций из композитов

При формовании изделий необходимо обеспечить:

- качественные адгезию и аутогезию связующего и монолитность структуры композита;

- соответствующую ориентацию арматуры или наполнителя;

- расчетные микро- и макроструктурные критерии композита;

- заданные геометрические формы поверхностей;

- точность размеров и геометрических форм;

- точность взаимного расположения поверхностей;

- высокое качество и чистоту поверхностей.

Большое влияние на выбор метода изготовления оказывают сложность конструктивных форм и габаритные размеры изделия, требуемая точность геометрических форм и размеров, заданная чистота поверхностей, конфигурация детали и толщина ее стенок, требуемые физико-механические свойства композита, характер производства (масштаб производства) и конкретная производственная обстановка (наличное оборудование, технологическая оснастка, мощности и возможности инструментальных цехов и т.п.).

Существует несколько технологических методов изготовления композитных изделий в зависимости от способа нанесения полимерного связующего (пропитки) и обеспечения необходимого процентного содержания его в структуре композита.

«Сухой» метод изготовления заключается в том, что арматура перед формованием предварительно пропитывается полимерным связующим на отдельной технологической операции, которая выполняется на специализированном оборудовании. Выделение пропитки в самостоятельную операцию позволяет значительно расширить диапазон используемых полимерных связующих за счет возможности применения летучих растворителей (толуола, ацетона и т.д.). Введение этих растворителей в полимерное связующее уменьшает их технологическую вязкость, что дает возможность улучшить качество и равномерность пропитки арматуры во всем объеме, сохраняя высокую жизнеспособность пропиточного компаунда (связующего). Однако, чтобы последующее испарение летучих растворителей не отражалось на качестве композита, плотности его структуры и чтобы предотвратить наличие газовых включений, пузырей в готовом изделии, необходимо предусмотреть перед формованием, непосредственно после пропитки, операцию просушки пропитанной арматуры.

Обычно операцию пропитки и просушки технологически совмещают и выполняют на одном агрегатном оборудовании. При пропитке обеспечивается не только качественное заполнение связующим структуры арматуры (нитей, ткани и т.п.), но и требуемое процентное содержание связующего в композите с учетом технологических потерь путем регламентации его наноса на арматуру. Нанос связующего при пропитке регулируется скоростью пропитки (скоростью движения арматуры в пропиточно-сушильном агрегате), которая выбирается в зависимости от вязкости приготовленного пропиточного компаунда и от типа арматуры. Вязкость связующего можно легко варьировать в широком диапазоне путем изменения количества вводимого растворителя и температуры ванны.

При изготовлении изделий из предварительно пропитанной арматуры автоматически обеспечивается равномерное объёмное распределение связующего в структуре стенки. Остаётся обеспечить качественное слипание связующего (аутогезию) и надежное прилипание его к поверхности волокон (адгезию) без пустот и непроклеев. Это достигается соответствующим выбором технологических параметров. Высокая температура формования способствует размягчению и расплавлению полимерного связующего и его качественной аутогезии и адгезии. Высокая вязкость связующего при изготовлении «сухим» методом не допускает стекания и миграции полимера в структуре отформованной стенки изделия.

При «сухом» способе пропитка выделена в самостоятельную операцию, в результате которой из арматуры и связующего получают препреги - нити, жгуты, ленты, ткани, которые после пропитки подсушены и частично отверждены. В частично отвержденном состоянии препреги могут находиться от нескольких дней до нескольких месяцев в зависимости от температуры окружающей среды. «Сухая» намотка - более прогрессивный способ, нежели «мокрая». Ее отличает высокая производительность, т.к. скорость намотки не лимитируется скоростью пропитки и целиком зависит от возможности намоточного оборудования. Намотка препрегами позволяет использовать широкую номенклатуру смол, обеспечить равномерное распределение связующего по объему изделия, уменьшить отходы материала. Изделия, полученные из препрегов, обладают повышенной герметичностью, низкой пористостью.

Препреги получают на пропиточных машинах, принципиальная схема, которой изображена на рис. 1.

Рис. 1. Схема пропиточной машины:

1 - приемное устройство препрегов; 2, 3, 5, 7 - направляющие ролики;

4 - фотоэлементы; 6, 8 - шахты нагрева материала; 9 - отжимные валки;

10 - погружающие валки; 11 - пропиточная ванна; 12 - насос;

13 - устройство подачи материала; 14 - подающее устройство

«Мокрый» метод отличается тем, что операции пропитки и формования изделия технологически совмещены. Последнее обстоятельство не допускает применения летучих растворителей для повышения текучести связующих (уменьшение их технологической вязкости) с целью улучшения условий пропитки, так как выделяющиеся из структуры отформованного композита летучие резко ухудшают качество композита, его монолитность, прочность и т.д. Использование связующих, разведенных летучими растворителями, при изготовлении «мокрым» методом допускается только при производстве неответственных деталей.

При «мокром» методе связующее наносится пульверизатором, центробежным способом, нагнетанием или засасыванием, пропусканием арматуры через ванну со связующим.

Необходимая консистенция пропиточного компаунда в данном случае обеспечивается выбором соответствующей марки связующего (с возможно меньшим молекулярным весом), применением разбавителей (пластификаторов) и подогрева, так как с повышением температуры пропиточного компаунда его технологическая вязкость падает. Однако повышение температуры уменьшает жизнеспособность связующего, т.е. время, в течение которого связующее сохраняет свои технологические свойства. С применением подогрева ускоряются процессы полимеризации, что приводит к увеличению молекулярного веса компаунда и ухудшению его пропиточных свойств.

Достоинство «мокрого» метода - высокая производительность, получаемая за счет устранения пропитки и просушки арматуры как самостоятельных операций. При этом для качественного формования требуются меньшие контактные давления, поскольку сопротивление жидкого связующего уплотнению арматуры или наполнителя при формовании изделий сравнительно невелико, а адгезия и аутогезия получаются высокого качества. Уменьшение контактного давления формования приводит к уменьшению потребных мощностей оборудования при прочих равных условиях и т.д. Поэтому «мокрый» метод является основным способом в практике формования крупногабаритных изделий сложной конфигурации.

В производстве полимерных композитов наиболее распространен метод протягивания арматуры через жидкое связующее. Волокнистая арматура, огибая систему направляющих роликов, проходит через связующее, находящееся в ванне, захватывает часть его на своей поверхности и в межволоконном пространстве. Излишек на выходе из ванны снимается с помощью фильеры или отжимного устройства, после чего пропитанная арматура поступает на сушку или непосредственно на операцию формования изделия. Некоторые схемы пропитки показаны на рис. 2.

Рис. 2. Методы пропитки армирующих наполнителей

Для композитов с жесткой арматурой (высокомодульные углеродные, борные и другие волокна), которая не допускает малых радиусов перегиба, удобно использовать метод пропитки купающимся роликом (рис.3). При вращении ролик захватывает на свою поверхность связующее и переносит его на арматуру.

Рис. 3. Пропитка «купающимся» роликом

Основным технологическим параметром изготовления является контактное давление формования, поскольку именно с помощью строгой регламентации его удается получить высококачественные и прочные изделия. В зависимости от того, каким образом обеспечивается контактное давление формования, различают следующие практические методы формования изделий:

- метод локального прижима;

- метод упругого формования;

- метод жесткого формования.

Каждый из этих методов кинематически может осуществляться по-разному, что позволяет провести дальнейшее разделение технологических методов формования.

К методу локального прижима относятся:

а) формование методом намотки арматуры;

б) формование методом обмотки и оплетки арматурой;

в) контактное формование прижимным роликом;

г) напыление.

Метод упругого формования включает в себя:

а) формование упругим пуансоном или упругой матрицей;

б) вакуумное формование с помощью эластичного чехла;

в) автоклавное формование с помощью эластичного чехла;

г) пресс-камерное формование;

д) центробежное формование.

К методу жесткого формования относятся:

а) формование в закрытых формах с нагнетением или всасыванием связующего;

б) вакуумное формование с применением жесткой цулаги;

в) автоклавное формование с применением жесткой цулаги;

г) прессование.

Технология приготовления связующих

Технологические свойства связующих

Основными технологическими характеристиками связующих и их полимерных составляющих являются: вязкость, экзотермичность, жизненность, период желатинизации, температура отверждения, усадка и др.

Вязкость. Под вязкостью полимерных композиций понимается их способность сопротивляться свободному течению в исходном состоянии или в стадии технологического процесса до начала желатинизации связующего. Измеряется вязкость связующих с помощью вискозиметра Хепплера, по прибору ВЗ-1 и ВЗ-4 или косвенным методом - через удельный вес жидкого компаунда, замеряемого ареометром, и выражается в пуазах и секундах. От типа применяемой арматуры и технологического метода формования зависит выбор консистенции связующего. Например, для пропитки стеклотканей сатинового переплетения при «мокром» методе применяют связующие с технологической вязкостью по ВЗ-1 20...60 сек., а при ручном способе нанесения связующего -40...60 сек.

Низкая вязкость связующего способствует качественной пропитке арматуры, особенно тканевого типа, обеспечивая равномерное заполнение пространства между волокнами и смачивание их поверхности. Повышенная вязкость приводит к увеличению содержания связующего в композите, затрудняет удаление воздуха из структуры арматуры при её пропитке, что является основной причиной воздушных дефектов в готовом композите.

Технологическая вязкость связующих может регулироваться изменением содержания мономера (в полиэфирных связующих), разбавителя (пластификатора) или растворителя (в эпоксидных, фенольных и других связующих), а также варьированием температурного регламента технологического процесса.

Экзотермичность. Введение в полимерную основу связующего отверждающих добавок (инициаторов и ускорителей в полиэфирные смолы, отвердителей в эпоксидные), вызывает её желатинизацию и отверждение. Этот процесс сопровождается выделением тепла, в результате чего происходит саморазогрев связующей композиции до определенной температуры. Таким образом, теплота, выделяемая в ходе процесса желатинизации, способствует прохождению реакции полимеризации связующего, и при достаточно высоком экзотермическом эффекте процесс отверждения может осуществляться только за счет теплоты реакции. Поскольку в таких реакциях отсутствует внешний источник тепла, а отверждение происходит при нормальной температуре окружающей среды и только за счет тепла экзотермической реакции, такие процессы полимеризации принято называть холодным отверждением, т.е. без специального подогрева, в отличие от горячего отверждения, осуществляемого за счет внешнего обогрева.

Скорость выделения тепла зависит не только от индивидуальных свойств связующей композиции: типа и количественных соотношений полимерной составляющей, отверждающих добавок замедлителей, наполнителей и пластификаторов. Большое влияние на нее оказывают также температура окружающей среды, скорость формования, толщина стенок формуемого изделия и т.д.

При высокой реакционной способности связующего отверждение его происходит в короткий промежуток времени, что способствует высокой концентрации тепла и резкому подъему температуры композиции, тем более, что последняя имеет низкую теплопроводность. Чрезмерно высокий температурный эффект вызывает интенсивное испарение мономеров, пластификаторов и т.п., приводящее к вспениванию связующего.

Различие коэффициентов температурного расширения связующего и арматуры в сочетании с усадочными эффектами отверждаемого полимера вызывает большие внутренние напряжения в структуре композита и является основной причиной таких дефектов, как внутренние трещины в связующем, нарушение адгезии к волокнам арматуры, раковины и коробления, нестабильность физико-механических свойств композита и пониженные эксплуатационные характеристики готового изделия.

Для снижения экзотермического эффекта (температурного скачка,) связующих холодного отверждения рекомендуется применять менее активные отверждающие добавки, использовать замедлители или смолы с низкой экзотермией, выполнять формование толстостенных изделий в несколько самостоятельных операций с промежуточным отверждением приформованных тонких слоев (толщиной 2-5 мм), т.е. применять многослойное формование композитных стенок, добавлять в связующую композицию инертный наполнитель, снижающий экзотермич-ность процесса (мел, каолин, аэросил и др.).

Технологическая оснастка (формы, цулаги), изготовленная из металла, также способствует снижению температурного скачка благодаря интенсивному отводу тепла экзотермической реакции от отверждающе-гося композита.

Жизнеспособность. Для правильного проектирования процессов пропитки и формования необходимо знать, в течение какого времени может сохраняться приготовленное связующее, а также отдельные его компоненты. Поэтому одной из важных характеристик связующих является их жизнеспособность, под которой понимается период времени, считая с момента приготовления композиции, в течение которого она не теряет своих технологических свойств, т.е. остается в вязко-текучем состоянии и может быть использована для пропитки арматуры. Таким образом, жизнеспособность связующих характеризуется временем потери текучести композиции после совмещения ее с отверждающими добавками.

Смолы, составляющие основу связующих композиций, являются химически активными и в зависимости от условий хранения (повышенная температура, наличие света и т.п.) могут желатинизироваться. Поэтому не рекомендуется для приготовления связующих использовать смолы, срок хранения которых истек, без полного анализа его технологических и физико-мехнических свойств. Чтобы увеличить срок хранения смол или жизнеспособности связующих, в их состав вводят ингибирующие добавки, называемые замедлителями, или стабилизаторами.

Период желатинизации. Показателем активности связующих композиции горячего отверждения является период желатинизации, определяемый при температуре 100°С. При этом отверждению подвергается навеска связующего в 150 г при температуре 100°С. Период желатинизации является важной технологической характеристикой для связующих холодного и особенно горячего отверждения, так как позволяет устанавливать и регламентировать время, в течение которого композитное изделие должно находиться в форме до его снятия, и время выдержки до полного отверждения композита. Чтобы получить стабильные и высокие прочностные характеристики композитного изделия и одновременно повысить производительность процессов отверждения, рекомендуется ступенчатый подогрев при полимеризации композитов холодного отверждения. Для композитов горячего отверждения в период желатинизации применяют низкотемпературный обогрев при 80-100°С и только после его окончания повышают температуру с целью ускорения процесса отверждения композита.

Использование многокомпонентных отверждающих систем, состоящих из нескольких разнородных отверждающих добавок, позволяет сократить период желатинизации связующего в несколько раз и тем самым значительно снизить время, необходимое на отверждение отформованных композитных изделий. Кроме того, применение многокомпонентных отвердителей позволяет настолько активизировать процесс желатинизации, что создает возможность отверждения композитов при низких температурах, что особенно важно для ремонтных и аварийных работ.

Усадка. Процесс отверждения связующего обусловлен образованием трехмерной пространственной структуры полимера. При этом часть физических связей, существовавших между молекулами полимера, длина которых составляла - 5, заменяется химическими связями длиной 1-2 Ангстрем. В результате при отверждении происходит уменьшение объема связующего, называемое усадкой.

В структуре композита волокна арматуры препятствовуют осуществлению свободной усадки связующего при полимеризации, что неизбежно приводит к возникновению структурных напряжений в полимере, в волокнах и на границе сопряжения волокон со связующим. В зависимости от типа связующей композиции и природы ее полимерной основы, усадки могут быть до 6-8%. В таких случаях структурные напряжения могут вызвать растрескивание отверждающегося связующего, значительные изменения геометрических форм и размеров изделия, привести к короблению, нарушению адгезионной связи связующего с волокнами арматуры и снижению прочностных характеристик композита.

Для уменьшения усадки связующей композиции в нее вводят пластификаторы, которые при отверждении входят в состав пространственной трехмерной структуры связующего (например, тиокол и др.), или дисперсный наполнитель (кремнекислый алюминий, аэросил и др.). Излишнее количество наполнителей приводит к увеличению вязкости связующей композиции до такого состояния, при котором качество пропитки арматуры заметно ухудшается.

Из многих полимерных связующих в производстве крупногабаритных композитных изделий находят применение, главным образом, полиэфирные и эпоксидные связующие, так как отверждение их происходит практически без выделения летучих и других побочных продуктов реакции, благодаря чему создается возможность получения композитных изделий при низких давлениях формования. Кроме того, эти типы связующих позволяют производить отверждение отформованных изделий без внешнего подогрева, что особенно важно при производстве крупных конструкций, для которых создание термических агрегатов (камер, автоклавов и т.п.) весьма затруднительно.

Приготовление связующих

Приготовление связующих - ответственная операция с точки зрения получения связующей композиции, обладающей оптимальными технологическими, а в отверждённом состоянии - физико-механическими характеристиками. Все компоненты связующего перед употреблением должны быть тщательно высушены. Кроме того, необходимо проверить соответствие их свойств паспортным данным. Следует обратить внимание на точность дозировки компонентов связующего перед их смешиванием. Неточное взвешивание может повлечь ухудшение физико-механических свойств отвержденных композитов. Поэтому дозировка компонентов связующего должна осуществляться с точностью не менее ±1 г.

Эпоксидные смолы в состоянии поставки нередко имеют очень высокую вязкость или вообще находятся в твердом агрегатном состоянии.

Поэтому связующее в специальных металлических емкостях разогревается до температуры 100°С в зависимости от типа смолы и выдерживается при этой температуре до полного удаления влаги. Затем для облегчения перекачки остывшего компаунда производится предварительное разведение нагретой полимерной смолы разбавителем и летучими растворителями в соотношении веса смолы к весу растворителя или разбавителя или и того и другого одновременно 1:1. При этом температура смолы должна быть ниже температуры кипения растворителя.

После выстаивания компаунд разводится до необходимой технологической консистенции при заданной температуре пропиточной ванны спирто-толуольной смесью (1:1). В связующих холодного отверждения отвердитель вводится в компаунд непосредственно перед употреблением.

При определении вязкости компаунда необходимо тщательно контролировать его температуру, пользуясь поправочными таблицами, учитывающими температурную зависимость вязкости. Это позволяет разводить компаунд до нужной консистенции при любой температуре помещения.

Практически компаунд до рабочей консистенции разводят по удельному весу, контролируемому ареометром, а при более точных замерах - пикнометром.

Технология подготовки арматуры

Выбор арматуры для формования

При выборе арматуры для производства композитных деталей необходимо учитывать ряд специфических требований конструктивно-технологического и экономического характера. Следует помнить, что:

- наиболее высокая механическая прочность композита получается при использовании однонаправленной непрерывной арматуры типа волокон бесконечной длины, нитей типа ровницы, крученых нитей;

- наибольшей герметичностью обладают композиты на основе тканевой арматуры полотняного переплетения, менее герметичны композиты из тканей саржевого и сатинового переплетения и, наконец, наименьшей - на основе жгутовых или кордных тканей;

- композиты, армированные волокном и нитями, практически не герметичны при повышенных давлениях;

- наилучшей формуемостью обладают нити, позволяющие выполнять формование любых фасонных поверхностей машинными методами, например, ткани сатинового переплетения;

- максимальная объемная плотность композитов получается при использовании в качестве арматуры волокон, нитей, кордных тканей и т.д.;

- максимальная производительность формования достигается при использовании матов и тканевой арматуры, а минимальная – при элементарных волокнах.

Таким образом, в зависимости от прочностных требований, конкретных конструктивных форм, экономических соображений и т.д. в одном случае желательно использовать тканевую, в другом - нетканую арматуру. Физико-механические, химические и специальные свойства арматуры и наполнителей композитов зависят от химического состава, размеров исходного волокна (диаметра и длины), типа арматуры или наполнителя.

Для производственной практики наибольший интерес представляют технологические свойства волокон (гибкость и сопротивление кручению), которые отражаются на формуемости арматуры и ее качестве. Так, например, стеклянные волокна имеют сравнительно невысокую гибкость. С уменьшением диаметра гибкость увеличивается. Сопротивление многократному изгибу стеклянного волокна невысокое, однако, оно увеличивается с уменьшением диаметра волокон, величины технологического натяжения арматуры и угла изгиба волокон. Сопротивление кручению стекловолокон характеризуется числом кручений на 1 м, которое выдерживает волокно, не разрушаясь.

Однако использование в качестве арматуры элементарных волокон затрудняет условия машинного формования методами намотки ввиду частых обрывов волокон и не позволяет обеспечить высокой производительности процессов формования. В большинстве случаев из элементарных волокон изготовляют крученые и некрученые (ровницы) нити.

Для придания нитям повышенной устойчивости против многократных растягивающих и истирающих усилий, уменьшения гигроскопичности при хранении и т.п. их подвергают шлихтовке: пропитке специальным раствором - замасливателем (шлихтой). В качестве замасливателя стеклотканей в отечественной промышленности используется парафиновая эмульсия, замасливатель 652, эмульсия 10 и др.

В настоящее время нити (крученые и некрученые) широко используются в качестве арматуры при намотке высокопрочных изделий (особенно фасонных) типа сосудов высокого давления. Однако трудоемкость подготовки и пуска формующего оборудования, невысокая производительность формования заставляют прибегать к предварительной переработке первичных нитей в жгуты, маты и ткани, используя которые удается значительно повысить производительность формования композитных изделий и упростить автоматизацию этих процессов.

Пропитка арматуры и наполнителей

Процесс пропитки арматуры или наполнителя технологически делится на две стадии, которые нередко совмещаются во времени. Первая стадия - нанесение слоя жидкого связующего на поверхность материала, вторая - пропитка материала, т.е. проникновение связующего в глубь его структуры.

Вторая технологическая стадия является типичным диффузионным процессом и присуща всем технологическим методам пропитки, а первая - специфична для каждого метода пропитки и служит отличительной чертой того или иного технологического варианта пропитки. Например, в зависимости от способа нанесения связующего различают:

1) метод предварительной пропитки непрерывной арматуры путем протягивания её через ванну с жидким связующим, рассмотренный выше;

2) метод пульверизации;

3) метод пропитки смачивающим роликом (или кистью);

4) вакуумную пропитку засасыванием связующего из ванны;

5) пропитку методом нагнетания связующего;

6) центробежную пропитку.

На первой стадии процесса обеспечивается необходимый нанос связующего на материал, который впоследствии и определяет процентное содержание связующего в структуре. Нанос связующего зависит от типа арматуры, вязкости пропиточного компаунда и его плотности, величины свободной энергии поверхности (поверхностного натяжения связующего), а также от температуры пропиточного состава.

Пропитка непрерывной арматуры методом протягивания её через ванну с жидким связующим широко используется в практике формования изделий «сухим» и «мокрым» методами намотки (рис. 4.4).

а) б)

Рис. 4. Схемы пропитки методами свободного насоса (а) и с отжимным устройством (б)

Ролики машины для пропитки ровницы и однонаправленных лент рекомендуется делать невращающимися, чтобы избежать наматывания на них отдельных разорванных волокон при пропитке. При тканевой арматуре этого опасаться не приходится. В случае предварительной пропитки арматуры для «сухого» метода формования используются компаунды, необходимая, технологичная консистенция которых обеспечивается введением летучих растворителей. Однако перед формованием летучие компоненты должны быть удалены, поэтому из пропиточной ванны арматура пропускается через сушильную камеру. Предварительно пропитанная арматура должна иметь нанос связующего 27...31%, содержание в связующем летучих не более 2%, растворимых - 95... 100%.

При пропитке арматуры методом пульверизации связующее из пистолета подается прямо на выложенный соответствующим образом сухой материал. Технологически проходы могут выполняться спиральным и строчным методом. Целесообразность применения каждого из них определяется конкретной конфигурацией формуемой поверхности.

При нанесении связующего контактным роликом величина наноса варьируется скоростью перемещения ролика и технологической вязкостью пропиточного состава. Однако добиться равномерного наноса в силу неравномерности ручного перемещения ролика затруднительно. Поэтому практически удобнее величину наноса регулировать с помощью просвета выпускной щели, которая определяет толщину пленки связующего на поверхности пропиточного ролика, т.е. в данном случае удобно выполнить конструктивное регулирование наноса. При качении ролика пленка жидкого связующего с его поверхности переносится на пропитываемую поверхность арматуры. И, наконец, нанесение связующего на пропитываемый материал может быть выполнено обычной кистью. Этот метод самый неэкономичный и трудоемкий, требующий повышенного расхода связующего. Технологически нанесение связующего с помощью пропиточного ролика и кистью может выполняться строчным либо спиральным методом.

В процессах пропитки нагнетанием и всасыванием связующего первая технологическая стадия отсутствует вообще, а вторая - представляет собой процесс проникновения связующего в структуру материала (ткани, мата, жгутов, нитей) и обволакивания элементарных волокон. Течение связующего с периферии внутрь структуры арматуры или наполнителя носит ламинарный характер в силу малости сечения капиллярных каналов и скорости течения компаунда и происходит под действием напора

где - давление на периферии арматуры; - давление, равновеликое силам адсорбции арматуры пропиточного состава; - внутреннее давление воздуха, оставшегося в структуре пропитываемого материала.

При проектировании операции пропитки необходимо иметь в виду:

1. Чем больше адсорбционный напор , обусловленный физико-химической природой связующего (аппрета), которым обработано волокно, капиллярностью и структурой пропитываемого материала, тем глубже и качественнее проникновение связующего внутрь арматуры или наполнителя.

2. Увеличение внешнего напора, т.е. выполнение процесса методом нагнетания связующего или центробежным способом, способствует повышению качества пропитки и увеличению ее производительности.

3. Проникновению связующего вглубь структуры пропитываемого материала препятствует воздух, находящийся внутри арматуры, который создает напор сопротивления . Причем последний увеличивается по мере проникновения связующего в структуру нитей. Поэтому для улучшения качества пропитки и уменьшения газовых включений в структуре готовых изделий пропитку целесообразно выполнять под вакуумом.

Вопросы для самопроверки

- Перечислите методы, используемые для пропитки армирующих волокнистых наполнителей.

- Какой тип армирующих наполнителей обеспечивает наибольшую механическую прочность КМ?

- Перечислите основные типы связующих.

- Какая разница между термопластичными и термореактивными связующими?

- С какой целью в связующие добавляют растворители и пластификаторы?

- Что понимают под жизнеспособностью связующего?

- Что понимают под периодом желатинизации?

- Перечислите основные качества, которыми должны обладать связующие.

- В чем различие между «сухим» и «мокрым» методами переработки ПКМ?

---

email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

Теоретическая механика Сопротивление материалов

Прикладная механика Строительная механика Теория машин и механизмов

00:00:00