Введение в композиционные материалы

 

 

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.

StudOtvet

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?


e-mail: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, гфа, почтовый ящик 21

 

 

 

 

Рейтинг@Mail.ru Каталог-Молдова - Ranker, Statistics

Directrix.ru - рейтинг, каталог сайтов