Волокнистого наполнителя

ТАБЛЕТИРОВАНИЕ (от франц. tablet-ч te - таблетка) - спрессовывание порошкообразного или волокнистого материала в таблетки - куски практически одинаковой в каждом случае формы и массы. Наиболее распространённая форма таблеток - цилиндры с плоскими или сферич. основаниями. Технология Т. аналогична технологии брикетирования, Т. применяют гл. обр. в произ-ве лекарств, препаратов, при переработке пластических масс.

ТРЕНИРОВКА в металловедении - накопление в материале при многократном (циклич.) деформировании таких изменений структуры и св-в, к-рые повышают усталостную прочность (иногда на 20-30%). ТРЕПАНИЕ - обработка волокнистого материала (хлопок, шерсть, лён и др.) с целью его разрыхления (разделения на мелкие клочки и пучки волокон) и очистки от примесей. В прядильном произ-ве выполняется на трепальных машинах ударным воздействием рабочих (треплющих) органов машины (ножевые, колковые или бильные барабаны и трепала) на слой волокон.

ОЧЁС — 1) верх, слабооторфованный слой торфяной залежи вместе с живым растит, покровом. 2) Отход волокнистого материала — хлопка, шерсти, льна, шёлка и др., получаемый при чесании.

ТРЕПАНИЕ — один из осн. процессов прядения, а также первичной обработки лубяных волокон, состоящий в том, что рабочие органы машин (напр., у льнотрепальной машины барабаны с билами) ударяют по массе волокнистого материала с целью разрыхления (разделения на мелкие клочки и пучки волокон) и очистки его от примесей.

ЧЕСАНИЕ волокнистых материалов — один из осн. процессов текст, и валяльно-войлочного произ-ва, при к-ром клочки волокнистого материала (напр., шерсти) полностью разделяются на отд. волокна с нек-рым их распрямлением, волокна перемешиваются, из них удаляются сорные примеси и частично короткие волокна, в результате получают непрерывный слитный продукт — ленту или ровницу. Ч. осуществляется игольчатыми поверхностями рабочих органов чесальных машин.

В основе моделирования слоев для трехмерного волокнистого материала лежат два допущения, соответствующие постоянной плотности упаковки волокон. При объемных коэффициентах армирования \nlt fi2, Щ соответственно для направлений аь о2, а3 два слоя, параллельные плоскости, проходящей через векторы а^а,. имеют: 1) одинаковые коэффициенты армирования, равные Из (в направлении О3) и щ + Ш (в направлении Oi для первого слоя иаа — для второго); 2) различные относительные толщины, равные соответственно fV(Hi + fi2) и Ц2/(И, + Иг)-

ционных материалов, с точки зрения расчета ее деформативных свойств, является слоистая модель, составленная из чередующихся плоских слоев арматуры с полимерными прослойками. Простые модели существуют и для однонаправленного волокнистого материала, для которого разработаны достаточно точные методы расчета упругих характеристик. Ортогонально-армированный материал в приближенных теориях расчета рассматривается как составной с различными по свойствам слоями [2, 10, 71] или как смесь, состоящая из «пронизывающих» друг друга двух однонаправленных композиционных материалов [49]. Для обоих слоев расчет дает приближенные характеристики материала.

Варианты расчета упругих характеристик. Рассмотренные ранее приближенные методы расчета упругих характеристик слоя нетрудно распространить на вычисление констант трехмер-ноармированного композиционного материала. Реализацию этих методов можно представить в трех вариантах. Первый вариант по существу является модификацией метода усреднения, где расчет двухмерноармирован-ного в ортогональных направлениях волокнистого материала сводится к расчету однонаправленной структуры с более жесткой анизотропной матрицей. Естественно, что введение третьего ортогонального направления не вносит принципиальных трудностей в расчет констант материала. Основным преимуществом указанного подхода является простота вычисления, однако сведение части арматуры в модифицированное ортотропное связующее позволяет лишь с очень большой погрешностью учитывать кинематическую связь между компонентами материала.

соответственно модуль упругости и радиус инерции волокна, Для композиционных материалов на основе высокомодульных волокон и полимерного связующего отношение EJCM может достигать 102, т. е. эффект дисперсии, связанный с наличием волокон, может быть существенным, даже если длина волны значительно превышает диаметр волокна. Такая модель, однако, не предсказывает дисперсию для продольных волн. Эта проблема была успешно решена для слоистого композиционного материала в работах Сана и др. [167] и Ахенбаха и др. [6, 7], а для волокнистого материала — в работе Ахенбаха и Сана [5]. Полученные соотношения дисперсии правильно описывают явление при малых частотах (рис. 12). Они были сопоставлены с точным гармоническим волновым решением для материала с чередующимися изотропными слоями, найденным Саном и др. [166], и, как следует из рис. 12, удовлетворительно согласуются с ним при низких частотах и для материалов, модули упругости которых отличаются не слишком сильно.

В предыдущих разделах мы имели дело с задачами, в которых макроскопическое поле напряжений однородно. Это значит, что в реальном неоднородном материале напряжения, усредненные в представительном элементе объема, постоянны. В «эквивалентном» однородном материале, характеризуемом эффективными модулями неоднородного композита, напряженное состояние однородно. Однако во многих практически интересных задачах (см., например, [10, 12, 14]), встречаются довольно большие градиенты макроскопических напряжений. Поскольку определение эффективных модулей основано на макроскопически однородном состоянии, значимость этих результатов для неоднородных материалов неясна. Чтобы изучить этот вопрос, мы проведем приближенный анализ механического поведения волокнистого материала при линейно изменяющемся макроскопическом напряженном состоянии и сравним результаты с точным решением.

К недостаткам бора можно отнести его хрупкость, большой диаметр волокон и твердость. Из бора нельзя получить ткань и плетеные полуфабрикаты, как из других материалов, Минимальный радиус изгиба для волокон из бора в среднем равен 12—13 мм, что ограничивает его применение в конструкциях типа стрингеров или подобных им деталях со сложным контуром, имеющим резкие переходы. Будучи хрупким, бор имеет достаточно низкое сопротивление удару и умеренную восприимчивость к производственным повреждениям. Его твердость способствует хорошему сопротивлению эрозии волокнистого материала, но при этом ведет к усложнению и повышению стоимости механической обработки, производимой с применением твердосплавного и алмазного инструмента.

армирующих наполнителей, между внутренним слоем и первым слоем основного армирующего наполнителя, располагают два или более слоев из стекломата на основе рубленого стекловолокна массой 32 г, пропитанного связующим с высокой растворимостью. Внешний слой составляет стекломат, пропитанный связующим, этот слой стоек к воздействию паров и атмосферных условий. Труба, показанная на рис. 1, состоит из внутреннего слоя толщиной 0,25—0,5 мм с высоким содержанием связующего, армированного поверхностным матом из стекловолокна на основе С-стекла или слоем органических волокон (а); слоя толщиной 2,5 мм, представляющего собой два или более слоев стекломатов массой 32 г с содержанием стекловолокна 25—30% (б), и слоев армирующего наполнителя, Число которых определяется заданной толщиной стенки и прочностью трубы (в). Это могут быть дополнительные слои стекломата массой 32 г, слои стеклоткани или стеклоровницы. В тяжелых конструкциях, где требуется несколько слоев стеклоровницы, между слоями последней располагают стекломаты. На последний слой стеклоровницы всегда укладывают стекломат массой 32 г. Внешний слой (г) имеет более высокое содержание связующего и упрочняется стеклома-тами из С-стекла с добавками, повышающими стойкость от воздействия УФ-излучения. Такие трубы предназначены для эксплуатации при температурах до 125° С и избыточном давлении 10,5 кгс/см2. Выпускают трубы длиной 3,6; 6,0 и до 12,2 м, иногда до 18 м. Диаметр труб составляет от 50 до 1520 мм; однако могут быть изготовлены трубы большего диаметра, например недавно была изготовлена труба, диаметр которой составлял 2700 мм. Содержание связующего в этом типе труб, изготовленных контактным формованием, составляет 75%, содержание стекло-волокнистого наполнителя 25%.

Добавление 3-5$ волокнистого наполнителя (измельченного асбеста) к основному наполнителю снижает усадку мастики, увеличивает прочность при растяжении и адгезию к различным материалам.

Связующие вещества должны обеспечивать возможность изготовления крупногабаритных изделий из С.; отверждение связующего должно происходить достаточно быстро. Наиболее широкое распространение получили связующие на основе полиэфирных, эпоксидных, фенолформальде-гидных и кремнийорганич. смол. Для получения негорючих С. в связующие вводят галоидосодержащие компоненты и спец. наполнители. Улучшение адгезии связующего к стеклянному волокну и повышение стабильности физико-механич. и диэлект-рич. св-в С. достигаются спец. термич. или термохимич. обработкой стекловолокнисто-го наполнителя. Термич. обработка при 200—300° уменьшает в наполнителе содержание замасливателя, применяемого в процессе текстильной переработки волокон, до 0,2—0,5%; при 400—450° замасливатель удаляется полностью. Значительно лучшая стабилизация св-в С, в условиях повыш. влажности достигается обработкой наполнителя соединениями, образующими химич. связь со стеклом наполнителя и связующим (волан — комплексное соединение смешанной хромовой соли метакриловой и соляной к-т и хромоксихлорида, силаны). При использовании в качестве связующих фенолформальдегидных, меламиновых и эпоксидных смол наилучшие результаты получены при обработке стекловолокнисто-го наполнителя у~аминопРО1ШЛ'гРиэтокси~ силаном или др. аминосодержащими сила-нов. Универсальное средство для обработки стекло волокнистого наполнителя— продукты взаимодействия аллил- или винил-трихлорсилана с резорцином. Повышение водостойкости и стабильности св-в С. достигается введением в связующее аналогичных химических активных продуктов. С. выдерживают все виды механич. обработки, но режимы резания и используемый инструмент неск. отличаются от обычных, что связано с абразивным действием стек-ловолокнистого наполнителя на инструмент и низкой теплопроводностью С. Применение С. в различных отраслях пром-сти обусловливается также возможностью соединения деталей из С. как между собой, так и с др. материалами склейкой, склепыванием и болтами. С. обладают высокой механич. прочностью. Уд. прочность стек-

Механич. св-ва С. определяются типом наполнителя, связующего, количеств, соотношением наполнителя и связующего в пластике, технологич. процессом произ-ва С. и изделий из них. Макс, прочностью обладают стеклотекстолиты и ориентированные пластики на основе эпоксидных и модифицированных эпоксидных смол. Эти пластики характеризуются анизотропией св-в и обладают наибольшей длит, прочностью и динамич. выносливостью. Длит, прочность стеклотекстолитов на основе различных связующих при изгибе составляет после 1000 час. нагружения 50—74% от исходной кратковременной прочности. Динамич. выносливость при 107 циклов на-гружений равняется 23—28% от кратковременной статич. прочности. Для пластика на основе стекловолокнистых матов длит, прочность лежит в пределах 49—-67%, а динамич. выносливость составляет 18—25% от исходной прочности. Механич. св-ва С. зависят от условий эксплуатации изделий и заметно снижаются при повыш. влажности и темп-ре. Лучшими электроизоляц. св-вами обладают стеклотекстолиты и стек-ловолокниты на основе кремнийорганич. связующих. По теплостойкости С. превосходят все др. пластич. материалы. Они могут работать при темп-ре до 400°, кратковременно выдерживать темп-ру до 2000— 2500°. Теплопроводность С. зависит от плотности материала и содержания стекло волокнистого наполнителя в пластике и лежит в пределах 0,18—0,4 ккал/м-час-сС.

1) легкоштампуемые (целлулоид); 2) полухрупкие (пластифицированный полихлорвинил, текстолит); 3) хрупкие (полиметилмета-крилат, эбонит, гетинакс); 4) волокнистые и упругие (материалы, содержащие большое количество волокнистого наполнителя, высо-коупругиефторопласты, силиконовая резина). В табл. III. 7 приведены минимальные размеры пробиваемых отверстий, минимальные расстояния отверстий от краев листа и соседних отверстий, а также минимальные значения углов между сторонами (фиг. III. 19) изделий из полимерных материалов описанных выше групп.

Волокниты представляют собой композиции из волокнистого наполнителя в виде очесов хлопка, пропитанного фенолоформаль-дегидным связующим. По сравнению с пресс-порошками они имеют несколько повышенную ударную вязкость. Применяют для деталей общего технического назначения, работающим на изгиб и кручение (рукоятки, стойки, фланцы, направляющие втулки, шкивы, маховики и т. д.).

Как отмечалось, подготовка волокнистого наполнителя предусматривает операции, заключающиеся в обработке поверхности волокон для улучшения их смачивания связующим и увеличения прочности сцепления между наполнителем и связующим в готовом ПКМ. Это могут быть следующие операции: аппретирование, активирование и химическая очистка поверхности, удаление влаги и др.

Совмещение волокнистого наполнителя со связующим производится различными способами: нанесением раствора или расплава связующего на поверхность волокнистого наполнителя при прохождении его через жидкое связующее или с помощью вращающегося ролика, погруженного в связующее; напылением жидкого связующего; пропиткой под вакуумом или давлением армирующего наполнителя, имеющего форму изделия и заключенного в герметичную полость; напылением на поверхность ленты или ткани порошка связующего с последующей пропиткой расплавом полимера при прокатке между горячими роликами и др. Для улучшения проникновения связующего в межволоконное пространство применяют принудительную пропитку, например, с помощью отжимных роликов или ультразвука.

После совмещения волокнистого наполнителя с полимерным связующим полученный материал (препрег) подвергают тепловой обработке для удаления растворителей, летучих продуктов и придания препрегу липкости, необходимой для последующих технологических операций.

Для получения требуемой ориентации волокнистого наполнителя в деталях, имеющих форму тел вращения, широко применяют метод намотки, выполняемой из волокон, предварительно пропитанных связующим (препреги) и непропитанных. В последнем случае (метод мокрой намотки) пропитка связующим производится в процессе намотки. Метод намотки позволяет получать изделия с равномерным распределением наполнителя по объему. Содержание волокнистого наполнителя в ПКМ, получаемых намоткой, достигает 60-85%, что обеспечивает высокую прочность материала.

Электроизоляционный слоистый пластик — электроизоляционный материал, состоящий из слоев волокнистого наполнителя, связанных термореактнв-ным связующим. Выпускается листовой электроизоляционный слоистый пластик в виде листов и фасонный электроизоляционный слоистый пластик в виде различных форм поперечного сечения — стержней, трубок, цилиндров. В зависимости от вида волокнистого наполнителя различают гетинакс, текстолит, асботекстолит, ас-богетинакс, стеклотекстолит.