ФЕНОПЛАСТЫ

Пропитка и лакирование

Итак, на первой стадии производства слоистых пластиков армирующие наполнйтели пропитывают раствором фенольной смолы. Смолу можно наносить как на обе, так и на одну сторону Полотна бумаги или ткани. При пропитке обеих сторон полотно пропускают через пропиточную ванну, наполненную раствором смолы. Количество наносимой смолы регулируется шириной за­зора между двумя прижимными валиками, через который про­ходит пропитываемое полотно (рис. 6.4). При пропитке смола должна достаточно глубоко проникать в материал наполнителя и заполнять крупные поры. В бумаге смола заполняет промежутки между отдельными целлюлозными волокнами, а в ткани — про­межутки между отдельными нитями. Степень пропитки бумаги имеет большое значение для механических и электрических свойств гетинакса.

Крезольные смолы резольного типа, применяемые для про­питки, имеют в своем составе очень крупные молекулы, которые не могут проникать в капилляры целлюлозных волокон. Поэтому бумагу вначале пропитывают низкомолекулярной смолой. Смола

Рис. 6.4. Схема пропиточной ма­шины:

1 — подающий барабан; 2 — направ­ляющий вал с приводов*; 3 — про­питочная ванна с направляющими роликами; 4 — прижимные валики.

Для предварительной пропитки должна удовлетворять следующим требованиям [11]:

Хорошо растворяться в воде;

Хорошо совмещаться с основной пропиточной смолой; не ослаблять впитывающей способности бумаги; иметь низкую молекулярную массу;

Не оказывать отрицательного влияния на эластичность напол­нителя.

Подходящую смолу Для предварительной пропитки можно получить конденсацией меламина, формальдегида и фенола.

Механические свойства армирующего наполнителя после про­пищи низкомолекулярной смолой не ухудшаются, а прочность при растяжении и сжатии даже увеличивается. Заметно улуч­шаются электрические свойства и водопоглощение.

Рис. 6.5. Схема лакировальной ма­шины:

1 — погружной валик; 2 — направля­ющие ролики; 8 — пропиточный валик; 4 — пропиточная ванна.

В результате проникновения нёболыпих по размеру молекул смолы в микрокапилляры и пространства между волокнами на­полнителя резко снижается капиллярность, обусловливающая водопоглощение гетинакса.

Такая двухстадийная пропитка успешно применяется на прак­тике. Способ предусматривает использование последовательно действующих пропиточных машин [12].

При лакировании смолу наносят лишь на одну сторону арми­рующего наполнителя, имеющего малую впитывающую способ­ность. Нанесение осуществляют с помощью валика, на который подается полотно. Процесс схематически показан на рис. 6,5* Установка состоит из пропиточной ванны, погружного и пропиточ­ного валиков и направляющих роликов. Пропиточрая ванна имеет двойные стенки, сделанные из листов нержавеющей стали. Ванна может иметь электрический, водяной или паровой обогрев. В современных машинах пропиточная ванна опускается или под­нимается с помощью электропривода.

Поверхности погружного и пропиточного валиков должны иметь хромированные покрытия. Направляющие ролики изго­тавливают из стали. Их поверхности, как правило, также хроми­руют. Для того чтобы слой наносимой А смолы, определяемый шириной зазора между погружным и пропиточным валиками, оставался постоянным, они должны иметь малый допуск на ради­альное биение. В современных машинах этот допуск составляет 0,0025 мм [13]. Ширина зазора регулируется с точностью до 0,01 мм.

Распределение клея на полотне регулируется предохранитель­ным устройством одного из валиков. Скорость движения полотна
обычно несколько меньше окружной скорости пропиточного ва­лика, за счет чего достигается равномерное нанесение смолы.

После пропитки или лакирования наполнитель должен быть высушен в сушильном канале (длиной 20—25 м) машины. Темпе­ратура сушки 80—140 °С [14]. Обогрев осуществляется ребри­стыми трубчатыми нагревателями с регулируемой температурой поверхности. В вертикальных сушилках у входа в сушильный

Рис. 6.6. Зависимость дополнитель­ной усадки слоистых пластиков на основе немодифицированных (1, 4) и модифицированных (2, 3) мела - миновои (1,2) и фенольной (3, 4) смол от содержания летучих в про­питанной бумаге после сушки.

Канал часто предусматривают участок нагрева инфракрасными лучами, который предназначен для быстрого испарения раствори­теля и для предотвращения стекания смолы под действием соб­ственного веса. Во избежание образования поверхностной пленки необходим нагрев всего слоя смолы. Для этой цели служит лампа - термоизлучатель с максимальной длиной излучаемой волны от 2 до 3 мкм [15]. В головной части сушилки находится отсасыва­ющее устройство, постоянно обеспечивающее в сушильном канале требуемую циркуляцию воздуха.

Горизонтальные лакировальные машины имеют горизонтально расположенный сушильный канал. Полотно, вводимое в сушиль­ный канал, обдувается горячим воздухом, поступающим через щели сопловых коробок, расположенные перпендикулярно на­правлению воздуха. Полотно при движении через сушильный канал поддерживается либо транспортерными роликами, либо воздушными амортизаторами.

Для пропитки стеклотканей могут применяться вертикальные машины. При этом толщина наносимого слоя смолы регулируется не шириной зазора между валиками, как при пропитке бумаги, а вязкостью раствора смолы и рабочей скоростью. Нанесенную смолу сушат инфракрасными лампами. Рабочая скорость машин для пропитки стеклоткани намного меньше скорости машин для пропитки бумаги или ткани.

Сушка нанесенного слоя смолы в сушильном канале идет в две стадии. На первой стадии испаряется растворитель, на второй — происходит дальнейшая конденсация смолы. В высокопроизводи-

Тельных машинах удельная производительность по испарению воды при прохождении полотна достигает 46 кг/(м2*ч) [14]. Со­держание летучих в полотне после сушки должно составлять не более 4—8%. На рис. 6.6 показано, как зависит усадка мелами - новых и фенольных слоистых пластиков от содержания летучих. Знание этой зависимости особенно важно при изготовлении деко­ративных слоистых плотиков [12].

При использовании описанных выше способов пропитки и лакирования применяют растворы смол. В так называемом валь­цевом способе каширования используется твердая смола в виде гранул или порошка. Схема этого способа показана н& рис. 6.7 [1].

Дозирование смолы осуществляется профилированным валком (на схеме не показан), который синхронно связан с каширующим валком 3. Смола от дозировочного валка поступает в пространство между валками 2 и 3, вращающимися в противоположных напра­влениях, скорость вращения которых можно ступенчато регули­ровать. Между валками, нагретыми до 260 °С, происходит рас­плавление смолы. С каширующего валка смола с помощью прием­ного валка 4 непрерывно переходит в виде тонкой пленки на полотно. Равномерному нанесению смолы помогают горячие валки 6 и 7, нагревающие полотно. Окружная скорость валка 4 может быть больше или меньше скорости полотна, благодаря чему достигается качественное нанесение слоя смолы на различные основы. Обжимной валок 5 разглаживает покрытое смолой по­лотно, которое затем проходит через охлаждающий барабан 8, и после обрезки краев наматывается в рулон.

При прессовании гетинакса для достижения плотного прилега­ния слоев важно, чтобы смола, нанесенная на бумагу, имела достаточно высокую текучесть. Один из видов контроля изгото­вления слоистых пластиков заключается в проведении различных испытаний на текучесть. Так, пакет пропитанных смолой листов бумаги определенных размеров прессуют при определенных давле­нии и температуре в течение нескольких минут. Выступившую в процессе прессования по краям образца смолу удаляют. Потери массы образца (в %) характеризуют степень текучести смолы. Естественно, на результаты испытаний сильно влияет количество нанесенной смолы. Необходимым условием является максималь­ное выделение избыточной смолы, остающейся после заполнения промежутков между волокнами бумаги. Потери массы у бумаги, недостаточно пропитанной смолой, объясняются в основном вы­делением летучих по краям образца вместе с частицами смолы. В этом случае результат будет зависеть от размеров поверхности образца и от вида поверхности.

В работе [17] описан другой метод определения текучести. В этом случае измеряют уплотнение пресс-пакета при постепенно возрастающей температуре и постоянном давлении. Измерение степени уплотнения в сочетании с дифференциальным термическим анализом позволяет следить за тепловыми и механическими про­цессами в образце. Пакет (испытуемый образец) покрытых смолой листов бумаги размерами 120 X 120 Мм и массой около 140 г помещают под пресс. Для измерения разности температур служит цепь, состоящая из термоэлементов, причем один спай термоэле­мента фиксируют в середине испытуемого образца, а другой — между двумя асбестовыми листами, служащими образцом для сравнения. Пресс закрывается, прикладывается давление и за­мыкается соответствующая электрическая цепь. Затем включают программный регулятор температуры, нагревающий образец по заданной программе от 20 до 250 °С, снимают нужные показания и прекращают нагрев.