Холодное прессование. Прессовка импрегнированием в вакууме или вне вакуума

Данный технологический способ можно описать как подачу жидкой эпоксидной (также возможно: полиэфирной, полиуретановой, фенольной) смолы на армирующий материал уложенный на матрицу. Пуансон опускается либо под действием вакуума, либо под действия пресса. Технология хорошо подходит для мелких и средних серий.

 

Литьё

Данный технологический способ можно описать как подачу жидкой полиэфирной смолы (с высоким содержанием дисперсного наполнителя) в форму. Технология предназначается для производства санитарно технического оборудования и декоративных изделий большой толщины. Явным преимуществом этого процесса является идеальная внешняя поверхность, отрицательной стороной — большой вес изделия и его хрупкость.

 

Метод формования ручной выкладкой

При этом методе стеклоармирующий материал вручную пропитывается смолой при помощи кисти или валиков. Затем пропитанный стекломат укладывается в форму, где он прикатывается прикаточными валиками. Прикатка осуществляется с целью удаления из ПКМ воздушных включений и равномерного распределения смолы по всему объему. Отверждение ПКМ происходит при обычной температуре, после чего изделие извлекается из формы и подвергается механической обработке (обрезка облоя, высверливание отверстий и т.д.).

Рис.11. Элементы конструкции формы и изделия при формовании ручной выкладкой: 1 – форма, 2 - разделительная пленка, 3 - наружный смоляной слой, 4 – стекловолокно, 5 - ручной валик 6 - смола в смеси с катализатором

Метод напыления рубленного ровинга

 

Рис.12. Элементы конструкции формы и изделия при формовании напылением рубленого ровинга: 1 – ровинг, 2 - смола с катализатором, 3 - рубильное устройство, 4 - смола с ускорителем, 5 - уплотненный слой, 6 – валик, 7 - форма

 

Стеклонить подается в ножи пистолета, где она рубится на короткие волокна. Затем они в воздухе смешиваются со струей смолы и катализатора и наносятся на форму. После нанесения рубленного ровинга, его необходимо прикатать с целью удаления из ламината воздушных включений. Прикатанный материал оставляют отверждаться при обычных атмосферных условиях, рис.12.

Основные преимущества и недостатки процессов ручной выкладки и напыления рубленого ровинга:

• Простота процесса и универсальность

• Возможность получения изделий сложной формы и большого размера

• Широкий выбор поставщиков и материалов и минимальные капиталовложения на оборудование.

• Низкая стоимость оснастки. Для изготовления гнезда формы может быть использован любой материал, сохраняющий свою форму

• Можно легко менять конструкцию изделия

• В изделие можно вводить закладные детали и арматуру, а также можно получать слоистые конструкции

• Можно изготавливать опытные образцы или опытные партии изделий перед началом крупносерийного производства

• Не требуется очень высокая квалификация персонала; простота обучения

• Для метода ручного формования характерно более высокое содержание стеклянного наполнителя и более длинные волокна по сравнению с методом напыления рубленного ровинга.

• Для метода напыления рубленного ровинга дополнительное преимущество - это быстрый путь нанесения волокна и смолы.

В тоже время есть и недостатки:

• Большие затраты ручного труда, низкая производительность

• Изделия имеют гладкую поверхность только с одной стороны

• Качество смеси смолы и катализатора, качество ПКМ очень зависят от квалификации рабочих

• Большая продолжительность отверждения

• Трудность обеспечения однородности изделий из-за высокой вероятности воздушных включений в ПКМ

• Образуется много отходов

• Вредные условия труда

Метод пултрузии

Пултрузия — это технология производства конструкционных профильных изделий из одноосно-ориентированных волокнистых пластиков непрерывным способом. Она подобна экструзии алюминия или термопластов. Во всех трех случаях производятся профильные изделия с постоянным поперечным сечением из соответствующего материала, рис.13.

Рис.13. Схема пултрузии. 1 – шпулярик; 2 – пропиточная ванна; 3 – формующая матрица; 4 – камера термообработки; 5 – камера охлаждения; 6 – транспортирующий блок; 7 – резательное устройство.

 

Технология получила свое название от английских слов «pull» — тянуть и «extrusion» — экструзия. Пропитанный полимерным связующим наполнитель (жгут, холст, тканая лента, стекловолокно, углеволокно, органоволокно) протягивается через нагретую формообразующую фильеру. В качестве полимерных связующих чаще всего используются эпоксидные смолы, ненасыщенные полиэфиры, термопласты.

Основные преимущества:

Это может быть очень быстрый процесс пропитки и отверждения материала.

Автоматизированное управление содержанием смолы в ПКМ.

Недорогие материалы.

Хорошие структурные свойства ламинатов, так как профили имеют направленные волокна и высокое содержание наполнителя.

Закрытый процесс пропитки волокна.

Основные недостатки:

Ограниченная номенклатура изделий.

Дорогое оборудование.

Метод намотки

Получение изделий методом намотки состоит из следующих основных этапов, рис.14:

Подготовка исходных материалов: выбор подходящего типа углеродных армирующих материалов (нитей, жгутов) и установка их на шпулярник;

Выбор связующего с отвердителем и другими компонентами полимерной матрицы и заполнение ими пропиточной ванны;

Подготовка оправки: установка ее на намоточный станок, очистка поверхности оправки от загрязнений и покрытие оправки составом на основе фторополимеров или кремнийсодержащих соединений для улучшения последующего отделения изделия.

Намотка. В зависимости от заданной схемы армирования подбирают соотношение скорости вращения оправки и скорости перемещения траверсы, несущей шпулярник с нитями или жгутами; скорость намотки обычно составляет 10-30 м/мин.

Рис.14. Получение ПКМ методом намотки: 1 - шпулярник, 2 - пропиточная ванна, 3 - отжимные валки, 4 -оправка

Отверждение. Его осуществляют в термокамере при соответствующей температуре, в процессе отверждения желательно продолжать вращение оправки.

Извлечение оправки из изделия, выполняемое с помощью специ­альной машины (кабестана).

Окончательная отделка изделия: зачистка и обработка его торцов

Метод препрегов

Препрег – это материал-полуфабрикат, получаемый пропиткой армирующей волокнистой основы (лент, жгутов, тканей) точно дозированным количеством равномерно распределенного полимерного связующего. Пропитка волокнистого материала осуществляется таким образом, чтобы максимально реализовать физико-механические свойства армирующего материала и обеспечить однородность свойств ПКМ, получаемого на основе препрега.

Существует два способа изготовления препрегов: вручную и на специальной пропиточной машине.

В первом случае армирующий материал в виде ткани или однонаправленной ленты пропитывается вручную. Связующее обычно наносится с помощью кисти или валика, как показано на рис.15.

Рис.15. Способ приготовления препрега вручную

Для изготовления препрега вручную армирующий материал (ткань или однонаправленную ленту) необходимо нарезать на пластины; положить материал на полиэтиленовую пленку, залить его рассчитанным количеством связующего, накрыть полиэтиленовой пленкой и с помощью валика распределить связующее по всех поверхности армирующего материала. Полученный препрег является основой для изготовления ПКМ.

 

Рис.16. Получение препрегов на пропиточной машине

В случае использования специальной пропиточной машины возможно изготовление препрегов из тканей различного переплетения или из однонаправленной ленты растворным способом, рис.16.

Преимущества и недостатки метода получения ПКМ из препрегов:

Могут быть получены ПКМ с высоким содержанием наполнителя и с минимальным содержанием пустот.

Хорошие условия труда и окружающая среда. Нет большого выброса вредных веществ.

Возможность автоматизировать процесс и снизить трудовые затраты.

При этом основные недостатки:

Высокая стоимость материалов.

Для получения ПКМ на основе препрегов необходима стадия отверждения, которая обычно проходит в автоклавах или печах, которые ограничивают размеры выпускаемых изделий.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ