Справочник по композиционным материалам

Технология формования ручной укладкой

Армированные композиционные материалы (АКМ), состоящие из смолы, волокон и других наполнителей, после отверждения являются твердыми телами. Характеристики готового изделия (такие как габаритные размеры, форма, величина серии) обуслов­ливают выбор состава композиции, способа ее получения и фор­мования.

При изготовлении деревянных или металлических изделий плоские листы этих материалов соединяют друг с другом, после чего на наружную поверхность детали наносят соответствующее покрытие. Противоположные приемы используются при формо­вании изделий из АКМ при нормальной (комнатной) температуре методом ручной укладки, когда бесформенный материал отвер - ждается и принимает очертания формы, в которую его предвари­тельно загружают. Обычно применяют формы, негативные по отношению к готовому изделию, покрытые изнутри пигментиро­ванной полиэфирной смолой, которая образует на изделии по­верхностную пленку. Детали, формуемые таким методом, состоят из стекловолокнистого наполнителя и связующего — смеси поли­эфирной смолы с катализатором. Когда отвержденное изделие извлекают из формы, его внешняя поверхность оказывается по­крытой тонким полимерным слоем — гелькоатом[1]. Таким обра­зом, в отличие от деревянных и металлических деталей, «окраши­вание» изделий в этом случае производится раньше, чем они бу­дут изготовлены.

Контактное формование изделий в открытых формах осуществ­ляется в основном двумя способами. При формовании ручной укладкой после нанесения на поверхность формы слоя связую­щего ее выстилают стекловолокном в виде матов из рубленой стеклопряжи, ткани или тканого ровинга, пропитывают смолой, 13.1. Области применения СВКМ

Сельское хозяйство: банки туковысевающих аппаратов, планки для подвеши­вания свиных туш, силосные башни, клетки для скота, конуры для собак, сараи Автомобильная промышленность: кузова легковых и грузовых автомобилей, крылья, крыши, прицепы

Соединительные элементы: присоединительные детали покрытия, ремонтные элементы конструкций

Бытовые товары: вывески, бочки, оборудование складов, больничная мебель Строительство: ванны, души, мойки, желобы, водосточные трубы, панели для крыш, ненесущие стены, фасады зданий, двери, опалубки для отливаемых бетонных сооружений, элементы сборных конструкций

Коррозионно-стойкое оборудование: установки для нанесения гальванических покрытий, цистерны, баки, детали бункеров, мешалок, реакторов и скруббе­ров, трубы, навесы, покрытия, футеровка

Электротехника: корпуса трансформаторов и переключающей электроап­паратуры

Корпуса оборудования: ограждения машии, корпуса счетных машин и ЭВМ, шкафы для электроаппаратуры

Мебель: столы, стулья и другая мебель, устанавливаемая внутри помещений и иа открытом воздухе

Флот: каноэ, буи, бакены, оснастка для рыбного промысла, обычные, парус­ные и моторные лодки, тральщики

Предметы для отдыха: автомобили со специальным кузовом для загородных поездок, снегоходы, оборудование спортивных площадок и парков с аттрак­ционами

Элементы конструкции плавательных бассейнов: панели солнечных нагрева­телей, крыш и стен, ступеньки, наклонные спуски, подкидные доски, фильтру­ющие баки, стартовые тумбы

Оборудование для очистки воды: нижние камеры двухъярусных канализацион­ных отстойников, покрытия, водосливы, аппаратура для хлорирования воды

13.2. Преимущества и недостатки способов формования СВКМ ручной укладкой и напылением

Недостатки:

Большие затраты ручного труда, низкая производительность;

Изделия имеют гладкую поверхность только с одной стороны;

Качество изделий зависит от квалификации формовщика;

Можно использовать только для выпуска мелкосерийной продукции;

Большая продолжительность отверждения;

Трудность обеспечения однородности изделий;

Образуется много отходов

13.3. Сравнительная технико-экономическая оценка различных способов изготовления изделий ИЗ СВКМ *

Ручной укладкой Эластичной диафрагмой: под вакуумом в автоклаве Напылением Намоткой волокна Пультрузия

Штамповка листовых формовочных матер налов Центробежное Непрерывное, протяжкой Впрыскиванием смолы Литье под давлением Покрытие оболочек Прессование стеклонаполнеиной ком­позиции

* Оценка в баллах: 10 — наивысшая.

Зачищают щеткой или прикатывают валиком для уплотнения материала и удаления пузырьков воздуха.

Метод формования напылением отличается от описанного тем, что стекловолокно в виде бесконечного ровинга рубится на ко­роткие отрезки — штапельки и инжектируется в форму одновре­менно со смесью соответствующей смолы и катализатора.

При обоих способах формования получаемый слоистый пла­стик можно считать элементарным конструкционным материалом. Варьирование соотношения смолы и стекловолокнистого напол - 20
нителя, вида армирующего материала и системы его укладки, типа смолы, вида и количества наполнителей позволяет сущест­венно изменять физические свойства получаемых стеклопла­стиков. Следовательно, можно сказать, что структура и состав АКМ формируются в процессе получения изделия.

Возможность изменения состава композиций, размера, формы и конфигурации изделий позволяет определить наиболее целе­сообразный путь их получения формованием либо ручной уклад­кой, либо напылением.

Несмотря на отдельные недостатки, такие как значительные затраты ручного труда, низкая производительность, необходи­мость высокой квалификации оператора, получение гладкой по­верхности изделия только с одной стороны (обратная сторона изделия получается шероховатой), способы формования стекло - волокнистых композиционных материалов (СВКМ) ручной ук­ладкой и напылением имеют довольно широкое применение (табл. 13.1).

В табл. 13.2 приведены преимущества и недостатки обоих спо­собов контактного формования, а в табл. 13.3 даны сравнитель­ные технико-экономические показатели СВКМ, получаемых всеми известными способами.