Волокнистых наполнителей

В современной технологии композиционных материалов все большее место занимают волокнистые материалы, представляющие собой композицию из мягкой матрицы (основы) и высокопрочных волокон, армирующих матрицу. Материалы, упрочненные волокнами, характеризуются высокой удельной прочностью, а также могут иметь малую теплопроводность, высокую химическую и термическую стойкость и т. п. Для получения композиционных материалов используют различные волокна: проволоки из вольфрама, молибдена, волокна оксидов алюминия, бора, карбида кремния, графита и т. п. — в зависимости от требуемых свойств создаваемого материала. Вопросами исследования и создания волокнистых материалов занимается новая, быстроразвивающаяся отрасль порошковой металлургии — металлургия волокна.

В деталях из композиций на основе пластмасс литьем под давлением и прессованием получают наружные и внутренние резьбы, не требующие дальнейшей обработки. Минимально допустимый диаметр резьбы для деталей из термопластов и пресс-порошков равен 2,5 мм, для волокнистых материалов — 4 мм. Резьбу на деталях из спеченных порошковых материалов получают обработкой резанием.

Волокнистые материалн ЯВЛЯЕТСЯ основой для получения различных тканей, шнуров, нитей, ваты и т.д., испольауемых как самостоятельно в различных устройствах, так и в качестве компонента композиционных материалов. В зависимости от происхохдения наготавливается большое количество видов волокнистых материалов (рис.12).

Классификация волокнистых материалов

ные бумаги, пропитанные растворами реагентов, изменяющих цвет при взаимодействии с определяемыми в-вами. Применяются для ориентировочного определения водородного показателя (рН) р-ров, быстрого обнаружения и определения нек-рых хим. элементов и соединений. К Б.р. относится, напр., лакмусовая бумажка (в кислой среде окрашивается в красный, в щелочной - в синий цвет). БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНАЯ МАШИНА -осн. и наиболее сложная машина в произ-ве бумаги, на к-рой осуществляются непрерывно и последовательно отлив, формование, отделка и свёртывание готовой бумаги в рулоны. Б.м. состоит из сеточной, прессовой, сушильной частей, каландра и наката. Сеточная часть имеет одну или две бесконечно движущиеся сетки, на к-рые непрерывным потоком, равномерно по всей их ширине поступает разбавл. водой бумажная масса. При обезвоживании бум. массы на сетке или между сетками происходит формование бум. полотна, к-рое далее обезвоживается в прессовой части и окончательно высушивается в сушильной части машины. Прессовая часть Б.м. состоит из неск. 2-вальных (иногда 3-вальных) прессов, между валами к-рых (находясь на прессовом сукне) проходит бум. полотно. При этом часть влаги из него отжимается. Сушильная часть Б.м. состоит из 2-ярусных батарей сушильных вращающихся цилиндров, обогреваемых изнутри паром. Сырое бум. полотно, проходя между горячими поверхностями цилиндров и сушильным сукном каждой батареи, высушивается до влажности 5-7%. В конце сушильной части Б.м. имеется холодильный цилиндр (иногда 2) для охлаждения бумаги. Затем бумага проходит машинный каландр, придающий ей гладкость, и наматывается в рулон на накате. Производительность Б.м. 250-500 т/сут, шир. обрезанного бум. полотна ок. 10м, рабочая скорость 800-1500 м/мин. Масса Б.м. ок. 3500 т, дл. св. 100 м, шир. ок. 20 м и вые. до 15 м. Мощность всех электродвигателей ок. 30 МВт. БУМАЖНАЯ МАССА - смесь размоло-тых волокнистых материалов (напр., древесной целлюлозы или массы, волокон хлопка, пеньки, макулатуры), воды и наполняющих, красящих и проклеивающих веществ, используемая для изготовления бумаги и картона. Состав Б.м. и характер размола определяют вид и свойства получаемой из неё бумаги. БУМАЖНОСЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ декоративные - листовой облицовочный материал толщ. 1-3 мм, получаемый горячим прессованием бумаг, пропитанных термореактивными полимерами. Лицевой слой Б.п. образует декоративная бумага (напр., имитирующая ценные породы дерева), пропитанная прозрачным полимером (обычно меламиноформальде-

ОБОИ - рулонный отделочный материал на бумажной или другой гибкой основе, предназнач. для оклейки стен и потолков помещений. Применяют О. обычные (бумажные), влагостойкие, или моющиеся (полимерные или бумажные с полимерным покрытием), звукопоглощающие (велюровые), лицевая сторона к-рых образована ворсом волокнистых материалов, самоклеящиеся (бумажные, покрытые с обратной стороны клеем, или клеящиеся плёнки). Свойства и художеств, ценность О. определяются используемыми при их произ-ве материалами (разл. виды основы, гидрофобные связующие, светопрочные красители и т.п.), а также приёмами отделки: тиснение, рельефное нанесение красочных паст, волокон, нитей, покрытие плёнками и др. Бум. О. - традиц. отделочный материал в странах Вост. Азии (Япония, Китай), обивка тканевыми О. применялась в Европе до 18 в., начали вытесняться с развитием бумажного произ-ва. ОБОЛОЧКИ - пространств, конструкции, огранич. двумя криволинейными поверхностями, расстояние между к-рыми мало по сравнению с остальными размерами, применяемые в перекрытиях и покрытиях зданий, в конструкциях ЛА, судов, резервуаров, силосных башен, в частях машин и т.д. Осн. достоинства О.- экономный расход материала, повыш. жёсткость и прочность, позволяющие проектировать большие пролёты. Недостатком являются сложность расчёта и сравнит, сложность изготовления.

ПО Л И АРМ ЛАТЫ - синтетич. полимеры, продукты поликонденсации дикарбо-новых к-т с двухатомными фенолами; тв. в-ва. Наибольшее практич. значение имеют П. из ароматич. к-т -твёрдые прозрачные продукты с высокой термостойкостью (для нек-рых П. до 500 °С). Устойчивы к мн. хим. реагентам, УФ свету, хорошие диэлектрики. Применяются в произ-ве плёнок, антифрикц. пластмасс, волокнистых материалов для тонкой фильтрации газов, электроизоляц. деталей.

РАФИНЁР (франц. raffineur, от raf-finer - очищать, делать более тонким) - аппарат непрерывного действия (дисковая мельница), служащий для размола (между вращающимися дисками с ножами) волокнистых материалов (гл. обр. целлюлозы) для получения бум. массы. Производительность Р.- до 550 т/сут. РАФИНИРОВАНИЕ (нем. Raffinieren, от франц. raffiner - очищать) - окончат, очистка продукта от примесей в металлургич., химич., пищевой и др. отраслях пром-сти. Р. в металлургии - удаление из металлов и сплавов (находящихся обычно в жидком виде) примесей для повышения фи-зико-химич. и механич. свойств металлов, а также получения ценных, сопутствующих черновым металлам элементов (золота, серебра и др.). Применяют пирометаллургии, (см. Рафинирующие переплавы}, хим. и электролитич. методы рафинирования. Р. благородных металлов наз. аффинажем.

метод исследования атомного строения в-ва, основанный на дифракции рентгеновских лучей. По дифракц. картине устанавливают распределение электронной плотности в-ва, а по ней - род атомов и их расположение. Р.а. позволяет определять тип и характерные размеры кристаллич. решётки металлов, сплавов и минералов, а также распределение в них внутр. напряжений; изучать дефекты кристаллич. решётки; исследовать строение волокнистых материалов, аморфных и жидких тел; осуществлять качеств, и количеств, фазовый анализ гетерогенных систем, т.е. определять содержание в них разл. кристаллич. фаз, и т.д. Р.а. используют в физике, химии, биологии и технике (напр., для изучения и контроля процессов механич. и термич. обработки металлов и сплавов). См. также Нейтронография и Электронография. РЕОЛОГИЯ (от греч. rheos - течение, поток и ...логия) - наука, изучающая процессы, связанные с необратимыми остаточными деформациями и течением разл. вязких и пластич. материалов (ньютоновских жидкостей, дисперсных систем и др.), а также явления релаксации напряжений, упругого последствия и т.д. Р. тесно связана с гидромеханикой, теориями ползучести, пластичности и текучести. С проблемами Р. приходится встречаться при разработке разл. технол. процессов, в расчётах конструкций (при выборе материалов), сооружений (при определении св-в грунтов, выборе строит, материалов) и т.д.

ствием касат. напряжений. Термин «С.» применяется преим. для волокнистых материалов (напр., древесины) при сдвиге вдоль волокон. Для большинства др. материалов такой вид разрушения наз. срезом. СКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ - магматич., осадочные или метаморфич. горные породы с жёсткой связью между зёрнами, залегающие в виде сплошного массива или трещиноватые, не разрушенные выветриванием. С.г. в раз-дробл. состоянии используют при стр-ве оснований зданий и др. инженерных сооружений (мостов, дорог, плотин, дамб и т.п.), а также для приготовления бетона, асфальта и др. СКАЛЯР (от лат. scalaris - ступенчатый), скалярная величина,-величина, каждое значение к-рой (в отличие от вектора') может быть выражено одним (действительным) числом, вследствие чего совокупность значений С. можно изобразить на линейной шкале. Длина, площадь, время, темп-pa и т.д.- скалярные величины.

СРЕЗ в сопротивлении материалов - разрушение изделия из пластич. материала под действием касат. напряжений (срезающих сил), при к-ром одна его часть смещается относительно другой по к.-л. плоскости (поверхности). Наиболее часто наблюдается в заклёпочных и болтовых соединениях. В изделиях из волокнистых материалов С. обычно наз. разрушение поперёк волокон; разрушение вдоль волокон наз. скалыванием.

Композиционный материал получают путем введения в основной материал определенного количества другого материала, который добавляется в целях получения специальных свойств. Композиционный материал может состоять из двух, трех и более компонентов. Размеры частиц входящих компонентов могут колебаться в широких пределах •—от сотых долей микрометров (для порошковых наполнителей) до нескольких миллиметров (при использовании волокнистых наполнителей). Например, автомобильную шину изготовляют из композиционного материала, основой которого является резина. Для повышения механических свойств в нее добавляют порошковые и волокнистые наполнители (в том числе металлическую проволоку), а также вещества для повышения морозостойкости, износостойкости и т. д.

В качестве волокнистых наполнителей применяют хлопковые очесы, асбестовое волокно, стеклянное волокно; кроме того, могут использоваться отходы тканей, бумаги, картона, древесного шпона и др. Волокнистые наполнители повышают механические свойства пластмасс, однако вследствие меньшей текучести затрудняют процессы формования и возможность изготовления изделий сложной конфигурации.

Наиболее высокий предел прочности при растяжении а2 ненаполненных смол у поликапролактама и полиуретана (50—85 Мн/м2). Введение порошкообразных и волокнистых наполнителей не влияет на ог.

Кроме волокнистых наполнителей (хлопчатобумажное волокно, асбестовое волокно и др.), в композиции могут входить и минеральные наполнители (порошки талька, извести, каолина и т. д.), пигменты

Благодаря сочетанию ряда технически ценных св-в и способности перерабатываться в изделия всеми известными для термопластов способами П. применяют в пром-сти пластмасс, лаков и красок, клеев и др.: высоковязкий блочный — в качестве ор-ганич. связующего для минеральных порошкообразных и волокнистых наполнителей при получении пластмасс, предназначаемых для изготовления опознават. знаков, декоративных футляров, ящиков и т. п.; низковязкий в расплавленном состоянии — в качестве клея, обладающего высокой адгезией, для склеивания тканей, бумаги, фарфора, стекла, металлов, кожи, дерева и пластмасс, а также для получения спиртовых лаков, образующих бесцветные светостойкие блестящие покрытия; в виде эмульсий — для произ-ва водоразбавля-емых красок, а также для изготовления бесшовных мастичных полов, моющихся обоев, искусственной замши и кожзаменителей. Н. П. Гашникоаа.

В конце 50-х годов начало развиваться производство ненасыщенных полиэфирных смол для конструкционных стеклопластиков, а также для пенополиуретанов и лакокрасочных покрытий. В начале 60-х годов ассортимент стеклопластиков значительно расширился за счет новых видов стекло-волокнистых наполнителей, а также полиэфирных, эпоксидных и кремний-органических связующих. За период с 1958 по 1967 г. производство стеклопластиков в нашей стране увеличилось в 11 раз.

Наполненные фторопласты, содержащие порошкообразный наполнитель, спекают в свободном виде без прессформ. Однако введение волокнистых наполнителей (стекловолокна, асбеста, графитового волокна и др.) требует некоторого первоначального усилия при спекании, иначе изделия получаются пористыми и

Необходимо также подчеркнуть влияние надрезов на усталость пластмасс. У большинства материалов усталостная прочность снижается в месте надреза вследствие концентрации напряжений в этом месте. Это особенно относится к материалам с большой чувствительностью к надрезам, какими являются термореактивные пластмассы, не содержащие волокнистых наполнителей [21], и аморфные полимеры в области стеклообразного состояния (рис. 73) [21 и 22].

Фенольно-формальдегидные смолы имеют значительную усадку, что не позволяет делать из них точные детали. Изделия из них получаются хрупкие и не выдерживают больших нагрузок. Так как поверхность таких изделий пористая, в результате гигроскопичности размеры их могут меняться в зависимости от влажности окружающей среды. Тем не менее этот материал относительно дешев, по сравнению с эпоксидными смолами в 7—11 раз, хорошо обрабатывается резанием и легко отливается в форму. Его механическая прочность может быть повышена с использованием волокнистых наполнителей.

Технология изготовления композиционных материалов. При изготовлении композиционных материалов вида Е с использованием порошкообразных или мелконарубленных волокнистых наполнителей процесс смешивания фторопласта с наполнителями усложняется вследствие инертности фторопласта и слабой его адгезии с частицами наполнителя. В то же время износостойкость композиционного материала значительно зависит от тщательности смешивания и равномерности распределения частиц наполнителя. Исходным материалом, как правило, служит суспензия фторопласта в воде с размером частиц 0,05—0,5 мкм, в которую для обеспечения агрегатной устойчивости частиц добавляют поверхностно-активные вещества. Смешивание суспензии фторопласта и наполнителя происходит в шаровых или вибромельницах, а также в смесителях типа коллоидной мельницы в среде этилового спирта. Наилучшие результаты получены в результате смешивания при низких температурах.

На рис. 1.19 сопоставлены интенсивности изнашивания композиционных материалов на основе ПТФЭ [49]. Очевидно, что введением порошкообразных и волокнистых наполнителей можно уменьшить интенсивность из-