Материалов

ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ

Наиболее простыми способами комбинирования стекловолокна, смолы и катализатора являются формование ручной укладкой и напыление. Для того чтобы материал соответствовал специфиче­ским условиям эксплуатации, в смолу вводят различные армирую­щие материалы, добавки и наполнители.

Так как обычно к качеству поверхности предъявляются вы­сокие требования, первой стадией формования в формах открытого типа является нанесение на их поверхность слоя специальной полимерной композиции, который называют наружным смоля­ным слоем (гелькоатом). После его отверждения в форму уклады­вают или напыляют слои стекловолокна и смолы с добавкой ка­тализатора, а затем уплотняют материал в форме.

При формовании ручной укладкой применяют стекловолокно в виде матов из рубленой стеклопряжи, ткани или ровинговой ткани. Смолу и катализатор или предварительно смешивают в какой-нибудь емкости, после чего наносят кистью или резино­вым валиком, или же напыляют с помощью специального распыли­теля, причем смешение компонентов происходит в момент распы­ления.

При формовании напылением стекловолокно предварительно измельчается на короткие отрезки (штапельки) и в процессе раз­брызгивания перемешивается одновременно со смолой и катализа­тором. После того как эта смесь попадает в форму, ее уплотняют зазубренными металлическими валиками.

Метод формования ручной укладкой, основанный на исполь­зовании заранее подготовленных матов или тканей, обеспечи­вает высокую однородность продукции по прочности и возмож­ность контроля показателей.

Контроль производства при формовании напылением, т. е. методом, который, по существу, является частично автоматизиро­ванным вариантом формования ручной укладкой, в значительной степени зависит от мастерства рабочего. Если допускается не очень высокая однородность деталей, то удается значительно сни­зить издержки благодаря меньшей стоимости ровинга, по сравнению с матами или тканями и уменьшению трудовых затрат за счет более высокой скорости внесения материала в форму.

Дополнительная экономия при формовании напылением об­
разуется благодаря использованию дешевых наполнителей, которые заменяют более дорогие материалы (смолу и стекловолокно),
позволяя при этом получать изделия с примерно такой же прочностью. /

На практике часто комбинируют методы ручной укладки и на­пыления, чередуя слои напыленного измельченного волокна со слоями ткани или тканого ровинга.

Для получения изделий Сандвичевой структуры с централь­ным слоем из другого материала (например, конструкций, в ко­торых слой бальзы, пенопласта, фанеры и т. п. заключен между слоями пропитанного смолой стекловолокна) применяются оба метода: ручная укладка и напыление.

Все технологические параметры, кроме приемов укладки во­локна, у обоих методов формования обычно одинаковы.

Намотка. Намотку применяют для изготовления изделий типа тел вращения. Исходными материалами для намотки являются нити (преимущественно стеклянные) и жидкотекучие полимерные материалы.

Способом намотки изготовляют цилиндрические оболочки, колпаки-обтекатели, трубчатые и другие изделия.

В процессах намотки используют высокопроизводительные намоточные станки и оправки, на которые наматывают нити с нанесенным на них полимерным материалом.

В практике изготовления изделий из стеклопластиков применяют два способа намотки: мокрый и сухой. При первом способе непосредственно перед намоткой на оправку производится пропитка стеклянного или другого волокна. При втором способе используют препрег - предварительно пропитанный связующий материалом стеклоармирующую нить. Второй - сухой способ, который обеспечивает более высокую производительность трудаЮ позволяет использовать широкую номенклатуру связующих и армирующих материалов, обеспечивает высокое качество изделий и поэтому его широко применяют в производстве. Первый - мокрый способ используют для изготовления изделий сложной конфигурации в единичном производстве. Связующими в процессе намотки являются полиэфирные и эпоксидные смолы.

Процесс изготовления намоткой состоит из следующих операций: 1 - подготовка технологической оснастки, включающая сборку оправки, установку ее на станок и подготовку станка, подготовку разделительного слоя, его нанесения на оправку и сушку; 2 - намотка, включающая установку кассет с препрегом на станок, послойную намотку с прикаткой; 3 - термообработка изделия (полимеризация связующего); 4 - разборка оправки; 5 - механическая обработка; 6 - контроль изделия и упаковка.

Основные способы намотки

1. Тангенциальная намотка характерна постоянным шагом намотки в одну или послойно в одну и другую стороны; недостатки - низкая прочность в осевом направлении; преимущества - простое оборудование, высокая прочность в тангенциальном направлении; малые начальные напряжения.

2. Продольно-поперечная намотка характерна укладкой слоев армирования в продольном и поперечном направлении; недостатки - возможна намотка трубчатых деталей и конических деталей только с небольшим уклоном; преимущества - сравнительно простое оборудование, высокая производительность, оптимальная анизотропия свойств.

3. Сочетание намотки по спирали с тангенциальной характерно намоткой двойного спирального слоя с последующей намоткой тангенциального слоя; недостатки - сложное оборудование, низкая производительность, большие отходы; преимущества - возможно армирование в различных направлениях.

4. Спиральная намотка характерна намоткой только спиральных слоев с корректировкой углов укладки по зонам; недостатки - сложное программное оборудование, низкая производительность, сложные оправки.

5. Намотка с переменным углом армирования характерна намоткой по спирали с переменным по длине оправки углом армирования и корректировкой этого угла от слоя к слою; недостатки - сложное программное оборудование, низкая производительность; преимущества - возможна намотка конусов без отходов.

6. Планарная намотка характерна планарной намоткой от полюса к полюсу; недостатки - низка тангенциальная прочность, значительная неравномерность прочности полюсов; преимущества - можно использовать упрощенное оборудование, максимальная прочность вдоль оси.

Типы применяемых оправок для намотки:

1. Неразборные - применяют для цилиндрических деталей.

2. Разборные из металлических элементов - применяют для деталей с поднутрениями.

3. Выплавляемые из легкоплавких сплавов - применяют для сложных деталей.

4. Размываемые - применяют для деталей замкнутой формы.

5. Разборные с разрушаемыми элементами - применяют для сложных деталей в единичном производстве.

Часть 2