Файл: Байков, М. И. Оборудование и технология для изготовления конструкций из стеклопластика напылением обзор.pdf

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИИ СУДОСТРОЕНИЯ

СОВРЕМЕННОЕ СУДОСТРОЕНИЕ

М. И. БАЙКОВ, В. А. КОВАЛЕВ

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКА НАПЫЛЕНИЕМ

О Б З О Р

ЦНИИ «РУМБ» 19 7 4

УДК 678.067.05

Гос. публичная научно-техническая

библиотека ( ССР

ЭКЗЕМПЛЯР

ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА__

Научный редактор

канд. техн. наук А. К. Сборовский

В В Е Д Е Н И Е

Стеклопластик как конструкционный материал широко при­ меняют в различных отраслях промышленности. Номенклатура изделий и конструкций из этого материала непрерывно растет. В судостроении особенно большой размах получило строитель­ ство из стеклопластика мелких судов: лодок, спасательных шлю­ пок, катеров и т. д., что стало возможным благодаря созданиюнепрерывных механизированных процессов изготовления этих изделий на поточных линиях [1].

Для изготовления изделий из стеклопластика применяют ма­ ломеханизированные методы (контактный и напыление), полумеханизированные (вакуумный, инжекционный и прессование) и полностью механизированные непрерывные методы протяжки, намотки, пультрузии, изготовления шифера и листового стекло­ пластика. Каждый из этих видов производства обеспечивает приблизительно 30% от общего количества стеклопластиковой продукции [2].

Широко распространен в производстве судовых изделий иэ стеклопластиков метод ручного контактного формования. Метод не требует больших затрат на оборудование, обеспечивает воз­ можность формования монолитных конструкций со сложными обводами, различной конфигурации, с высокой прочностью, по­ зволяет изготовлять изделия с одинаковой толщиной стенок. Од­ нако для контактного формования характерны высокая потреб­ ность в рабочей силе, низкая производительность, большая трудоемкость, длительность производственного процесса и наи­ меньшая степень механизации основных технологических опера­ ций—укладки, пропитки и уплотнения стекловолокнистых мате­ риалов [3].

Большим шагом в рационализации и усовершенствовании производства изделий из стеклопластиков явился метод напы­ ления, применение которого дало возможность механизировать две основные операции формования —укладку и пропитку стек­ лоармирующих материалов. Жидкие полимерные связующие (однокомпонентные: смола+ ускоритель или смола-(-инициатор) напыляют на форму одновременно с рубленым стекловолокном.

3

Рубленое стекловолокно равномерно располагается по форме, связующее распределяется по стекломатериалу и смачивает его значительно быстрее, чем при контактном методе формования. При этом можно получить любую желаемую толщину изделия. Недостаточно широкое распространение метода напыления объ­ ясняется сложностью обеспечения одинаковой толщины изделий при напылении, ненадежностью некоторых видов оборудования, трудностью обучения операторов.

В последнее время наблюдается тенденция к полной механи­ зации методов контактного формования и напыления. Вместо пропитки армирующего стеклонаполнителя связующим кистью вручную применяется пропитка укладываемого сухого стеклона­ полнителя с помощью стандартного [4] или специального [5] на­ пылительного оборудования, а также с помощью специальных прикаточных валиков, которые одновременно служат и для по­ дачи связующего [3], [6]. Одним из направлений механизации метода контактного формования является использование «мок­ рых» препрегов (предварительно пропитанных связующим ма­ териалов), которые изготовляются здесь же на производстве при помощи несложного оборудования (пропиточных валков с ван­ ной) или методом гравитационно-капиллярной пропитки [8], 19], [10].

Постоянное совершенствование метода напыления привело к тому, что движение напылительного аппарата, а также процесс уплотнения напыленного слоя могут быть механизированы [11], [12], [13] или даже запрограммированы [14].

ВЯпонии, где в период 1965—1969 гг. производство стекло­ пластиков выросло почти в 4 раза, метод напыления по объему использования занимает первое место, обеспечивая 22% всей продукции [15].

ВСША общий объем использования методов напыления и ручного контактного формования составляет около 38%, в За­ падной Европе 45%. В Норвегии в 1971 г. намечался пуск

первой очереди конвейерных линий изготовления корпусов прогу­ лочных лодок напылением. В Швеции при формовании цилин­ дрических емкостей применяется автоматическая напылитель­ ная установка, благодаря чему трудоемкость изготовления сни­ жена на 30% при значительно возросших стабильности и качестве продукции.

При полумеханизированных методах изготовления (инжекционной пропитке, прессовании и др.) операция укладки в форму армирующего наполнителя обычно выполняется вручную, хотя наблюдается стремление к полной механизации производства путем более широкого использования препрегов [16], «листовых формовочных материалов» (ЛФМ), которые в виде ленты дви­ жутся по конвейеру между двумя эластичными пленками и в таком виде формуются в изделие необходимой (не очень слож­

4

ной) конфигурации под прессом или методом пневмовакуумного обжатия.

Наконец, при полностью механизированных методах изготов­ ления листового материала и стеклошифера, намотки труб и ем­ костей, протяжки и пультрузии труб и профильных изделий все более широко применяют быстроотверждающиеся рецептуры свя­ зующего с циклом отверждения до нескольких секунд [17], прес­ совочные композиции (премиксы) и усовершенствованные спосо­

Однако для механизированных методов характерны высокая трудоемкость и длительность производственного процесса, до­ рогостоящее оборудование, необходимость обслуживающего пер­ сонала высокой квалификации, а также повышенная опасность работ.

Сравнение рассмотренных методов изготовления изделий из стеклопластика показывает преимущества метода напыления в первую очередь благодаря тому, что здесь оказалась возмож­ ной механизация основных операций —укладки и пропитки стеклоармирующих материалов.

Метод напыления получил значительное развитие еще и по­ тому, что он не только дает экономический эффект по сравнению с ручным и другими методами изготовления при единичном или малосерийном производстве, но может конкурировать с полумеханизированными методами также и при среднесерийной по­ стройке судов [22].

Напыление пригодно для изготовления мелких и крупных изделий практически неограниченных размеров. В производстве перед ручным контактным методом, так как рубленое стек­ ловолокно лучше укладывается на поверхности со сложным

тельные конструктивно-технологические преимущества. Ме­ тодом напыления без затруднений можно выполнять утолщения участков конструкции, плавные переходы по толщине, заформовывать закладные детали, ребра жесткости, подкрепления под двигатель и т. д. Кроме того, напылением можно производить ремонтные работы, приформовку и облицовку других материа­ лов, в том числе дерева, металла, пенопласта, бетона и др. при обеспечении прочной связи стеклопластика с этими материа­ лами.

Напыленный стеклопластик — один из наиболее приемлемых по стоимости.

5

КЛАССИФИКАЦИЯ НАПЫЛИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Первые установки для напыления стеклопластиков были изо­ бретены почти одновременно Г. Ханушем [4], [25] и Д. Андер­ сеном [5], [6] в 1955 г.

В 1961 г. в США насчитывалось уже до 750 напылительных установок различных типов, при помощи которых было изготов­

250 тыс. т стеклопластика) не была использована ввиду слабой механизации вспомогательных операций, главным образом прикатки.

В настоящее время на выпуске напылительного оборудования специализируется ряд зарубежных фирм. В ФРГ фирма «Ауст и Шуттлер» выпускает напылительные установки типа «MAS» [7], [8], [9], в Австрии фирма «И. Куденхофе» — установки типа «Полиспрей» [10]—[13], во Франции фирма «Секмер» —установ­ ки типа «Синверматиг» и «Стратисим» [25] (рис. 1).

Аппаратура и технология процессов напыления стеклопласти­ ка непрерывно совершенствуются. Созданы конструкции напы­ лительных установок с использованием высокого давления (ус­ тановки безвоздушного распыления); с введением отвердителей в процессе напыления; с устройством в аппаратах промывочной системы и т. д. Эти установки используются на механизирован­ ных линиях.

Разработаны полуавтоматические установки для напыления, которые обеспечивают механизацию всех операций формования, кроме прикатки, при изготовлении изделий с цилиндрической или близкой к плоской поверхностями (рис. 2). Выпускаются установки не только для напыления стеклопластика, но и для напыления декоративных слоев связующего (рис. 3), защитных покрытий, пенополиуретановых и облицовочных покрытий, клее­ вых и битумных составов и т. д. [26]—[32].

7