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

Установки для нанесения декоративных слоев отличаются от напылительных установок для стеклопластика отсутствием ре­ жущего устройства. Как правило, здесь применяется воздуш­ ный способ распыления связующего. Композиции связующего для обеспечения качественной декоративной поверхности дово­ дятся до туманообразования. Для ускорения смены напыляе­ мых расцветок декоратива установки могут быть снабжены не одним, а несколькими бачками [27], [119], [120].

Аппараты типа «Силэит» (США) используют для напыления полиэфирных и эпоксидных смол, эластомеров и пенопластов [121], [122]. Обычно перед напылением эпоксидную смолу подо­ гревают, чтобы снизить ее вязкость и облегчить пропитку стеклонаполнителя [7], [123], [124]. При этом смола подается насо­ сом высокого давления и применяется безвоздушное распыле­ ние. В установке мод. 6006 (США), предназначенной для напы­ ления композиций связующего практически любой вязкости, предусмотрено предварительное введение в напыляемые жидкие компоненты связующего фреона, кипящего при низких темпера­ турах и создающего при напылении тонкое покрытие [125].

Для изготовления стекловолокнистых заготовок [126], [127], [128], используемых для формования стеклопластиковых изде­ лий, в частности, корпусов лодок, методом прессования, приме­ няют напылительные установки с устройствами для резки стекложгута, способными одновременно резать несколько (до 10— 15) прядей стекложгута. Вместо полиэфирного связующего для склейки заготовок подается клеящая эмульсия или порошкооб­ разная смола, расплавляемая затем при термообработке заго­ товки. В последнее время для склейки стекловолокон применяют также в небольшом количестве менее вязкие полиэфирные связующие, необходимые только для склейки заготовок. Анало­ гичные по конструкции установки применяются также и для из­ готовления стеклохолстов на основе рубленых стеклонитей.

Напыление пенополиуретана осуществляется с помощью установок, подобных установкам для напыления стеклопласти­ ка. Так, в США фирмы «Бинкс», «Де-Вилбис», «Глес-Крафт», «Пайле» и др., специализирующиеся на выпуске напылительного оборудования, производят также установки для напыления по­ лиуретана способами воздушного и безвоздушного распыления, внутреннего и наружного смешения, со смесителями механиче­ ского или турбулентного типа, с подачей компонентов шестерен­ чатыми или поршневыми насосами [129]—[131].

38

дельное или двухкомпонентное совмещенное связующее пода­ ются к специальному прикаточно-пропиточному валику, который ■служит для внесения связующего в армирующий стеклонаполнитель. При этом связующее подается либо через полую ось ва­ лика, либо из оросительного устройства, размещенного над ва­ ликом. На ручке валика укреплен также запорный кран и обыч­ но встроено устройство для промывки смесительной камеры и валика.

На базе напылительных установок типа MAS (ФРГ) выпу­ щена установка мод. К-67 [135] для напыления изделий с при­ менением в качестве связующего поливинилацетатной эмульсии, жидкого стекла или битума, а в качестве наполнителей — тепло­ изоляционных материалов (мелкодробленой пробки, пенопласта, пенобетона, вермикулита и т. п.). Другая модель установки KSA-4, так называемая «камнелитьевая машина» предназначена для изготовления полиэфирного пластбетона, отливки панелей для стен и полов, подоконников, фасадов, плит для столов и т. п. Соотношение смолы с наполнителями (песок и др.) от 1:1 до

1:10 [136], [137], [138].

ВГолландии для серийного производства судов с корпусами

из стеклопластиков длиной 21,4 м спроектирована полуавтома­ тическая напылительная установка для изготовления криволи­ нейных обшивок корпусов. Основная задача при проектировании установки заключалась в предусмотрении возможности изготов­ ления изделий с высокими прочностными свойствами. Достига­ лось это путем равномерного распределения в изделии напыляе­ мой композиции стекло—связующее. Кроме того, важно было обеспечить хорошую эксплуатационную надежность установки.

Равномерное распределение материала по матрице достиг­ нуто с помощью колебательного движения, при котором в конце каждого хода установка для напыления перемещается на опре­ деленное расстояние в направлении, перпендикулярном колеба­ тельному движению. Осуществление этой операции затруднено тем, что при максимальной скорости колебания полное измене­ ние направления вращения должно производиться в течение 0,25 с. Для изготовления плоских полотнищ из стеклопластиков достаточно движений напыляющей головки в двух направле­ ниях.

Для изготовления наружной обшивки из стеклопластика зна­ чительной кривизны (рис. 28, а) необходима возможность дви­ жения напыляющей головки в трех направлениях. На рис. 28,6 показана схема работы напыляющей головки. Движение в го­ ризонтальном и вертикальном направлении осуществляется со скоростями, векторная сумма которых поддерживается по­ стоянной.

В этом случае точка шарнира Sp с постоянной скоростью

движется вдоль кривой равномерно, параллельно контуру изго­ товляемой поверхности изделия. Кронштейн U поддерживает

39

правильное положение напыляющей головки с помощью порш­ ня Z. Движение напыляющей головки можно было бы запро­ граммировать. Однако в рассматриваемом проекте в целях сни­ жения затрат на эксплуатацию установки предусмотрено ручное обслуживание. Так, вручную поддерживается постоянной верти­ кальная скорость для того, чтобы сохранить расстояние между напылительной головкой и напыляемой поверхностью стекло­ пластика приблизительно равным 60 см. В качестве датчика рядом с напыляющей головкой устанавливается чувствительный элемент длиной ~ 55 см. Предусмотрена также регулировка скорости вертикального перемещения напыляющей головки с помощью чувствительного элемента. Кроме того, в функции об­ служивающего персонала входит включение обратного хода колебательного движения напылительного пистолета для сокра­ щения потерь напыляемого материала.

Установка смонтирована на мостовой ферме. С учетом изме­ нения по высоте поверхности напыляемого изделия в продоль­ ном направлении мостовая ферма сконструирована таким обра­ зом, чтобы траверса могла совершать в вертикальном направ­ лении поступательные движения на расстояние приблизительно 4,5 м. Держатель напыляющей головки под траверсой может, например, двигаться с помощью пантографа в вертикальном на­ правлении вверх и вниз на расстояние до 2,5 м. Таким способом изготавливают секции наружной обшивки длиной до 50 м. На траверсе устанавливается напорный резервуар емкостью 20 л для связующего на основе полиэфирной смолы. Предусмотрено место для размещения определенного количества бобин со сте­ кловолокном массой каждая 22 кг. С таким запасом стекложгута и связующего можно производить напыление непрерывно в течение 1,5 ч.

Связующее и стекловолокно подводятся к напыляющей голов­ ке с помощью высоконапорного шланга или кольцевого трубо­ провода. Для отсоса выделяющихся паров стирола с обеих сто­ рон держателей напыляющих головок установлены отсасываю­ щие шланги, которые подсоединены к вентилятору, также уста­ новленному на траверсе. Пары стирола удаляются через венти­ ляционную установку, смонтированную в крыше цеха.

СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА И КАЧЕСТВО ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКА, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ

НАПЫЛЕНИЯ

Физико-механические характеристики стеклопластиков

Первоначальная прочность и физико-механические свойства изделий из стеклопластика, изготовленных методом напыления, зависят от вида, качества и соотношения исходных материалов,

41

расположения армирующих материалов, типа конструкции, спо­ соба и параметров изготовления. В процессе эксплуатации проч­ ность и свойства стеклопластиковых изделий изменяются в за­ висимости от температуры, влажности, атмосферных воздей­ ствий и пр.

Ниже будут рассмотрены свойства стеклопластиков на ос­ нове ненасыщенных полиэфирных или эпоксидных смол, кото­ рые наиболее часто используются для приготовления связую­ щего при изготовлении изделий из стеклопластика напылением.

Эффективное использование стеклопластиков возможно при наличии достаточных данных о прочности этих материалов и характере их разрушения [27], [140].

Пределы прочности на растяжение, сжатие, изгиб и сдвиг, длительная и усталостная прочность, поверхностная твердость,, стойкость к истиранию, а также деформационные характери­ стики зависят главным образом от вида армирующего материа­ ла, его количества и расположения, поскольку именно стекло­ волокно несет почти всю нагрузку в стеклопластике [141]. Боль­ шое значение также имеют свойства связующих, которые обес­ печивают работоспособность материалов. У стеклопластиков; отсутствует характерное для металлов явление текучести, так что при возрастании нагрузки внезапно наступает момент разру­ шения.

Отрицательным свойством стеклопластика является его пол­ зучесть при нормальных температурах, которая увеличивается с повышением температуры и содержания связующего. Ползу­ честь можно снизить применением различных схем армирования и путем создания специальных конструкций изделий из стекло­ пластика.

В табл. 2 указаны величины относительной прочности сте­ клопластика [143].

Таблица 2

Относительная прочность напыленного стеклопластика с различным содержанием армирующего материала

42