Технология получения препрегов для изготовления тепловой защиты лесопожарных машин (1026329), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Модернизациязаключалась в увеличении высоты пропиточной камеры и оснащении установки специальным пропиточным приспособлением, что позволило проводить вакуумную сушку препрега непосредственно в пропиточной камереи реализовать процесс многократной вакуумной пропитки.Входной контроль и подготовка вязально-прошивных полотен ПВПКТ и ПВП-КТК осуществлялся согласно ГОСТ 13863-89 «Полотна вязально-прошивные дублированные технического назначения. Технические условия».Для пропитки использовался лак ЛБС-4 производства ООО «Токем»,г.
Кемерово. Входной контроль лака осуществлялся по ГОСТ 901-78 «Лакибакелитовые. Технические условия».Контроль параметров изготовленного препрега и готовых теплозащитных покрытий проводился согласно ОСТ 92-0903-78 «Материалы неметаллические теплозащитного и конструкционного назначения. Методыопределения технологических и физико-химических характеристик», ОСТ92-0944-81 «Покрытия теплозащитные кремнезѐмно-полимерные и кварцево-полимерные. Технические требования» и ОСТ 92-0945-81 «Покрытиятеплозащитные кремнезѐмно-полимерные и кварцево-полимерные. Типовые технологические процессы».В четвёртой главе приведены результаты экспериментальных исследований процесса однократной и многократной пропитки вязальнопрошивных полотен различных марок.Для подтверждения теоретических положений были проведены триоднократные пропитки полотна марки ПВП-КТК в промышленной установке. Пропитка проводилась при абсолютном давлении 0,05 МПа до появления бакелитового лака из выходных штуцеров вакуумной линии пропиточной камеры, затем проводился отжим излишков лака созданием избыточного давления величиной 0,3 МПа над резиновой диафрагмой.Полученные результаты, представленные в табл.1, хорошо согласуются с теоретическими расчѐтами однократной пропитки.
Результаты подтверждают предположение о содержании компонентов лака в пористомпространстве препрега в тех же долях, что и в лаке.13Т а б ли ц а 1 – Результаты однократных пропиток в промышленнойустановкеМарка полотнаПористость,доля от 1Расчѐтное содержание ФФСв препреге присодержанииФФС в лаке 53,1%, %ПВП-КТК-120,54633,3Фактическое соМинимальнодержание ФФС подопускаемоерезультатам иссодержаниеследования проб,ФФС, %%27,2; 30,8; 30,140Проверка возможности увеличения содержания ФФС в препреге путѐм многократной пропитки проводилась в лабораторной экспериментальной установке.
Для изготовления препрега применялся режим вакуумнойпропитки аналогичный режиму в промышленной установке без отжима сдобавлением операции вакуумной сушки. Результаты трѐх экспериментальных пропиток представлены в табл. 2.Т а б ли ц а 2 – Результаты экспериментальной многократной пропитки образцов из полотна ПВП-КТК-10 в лабораторной установке№ образца,режимы пропитки:пропитка 30 мин,вакуумная сушка 60мин.Содержание компонентов, %Содержание летучих продуктовсреднеесередина крайзначениеСодержание смолысерединакрайсреднеезначение111,61312,345,743,744,7210,19,89,9540,643,442313,212,913,0543,243,343,25Аналогичные результаты получены при многократной пропитке полотен толщиной 6 мм в промышленной установке (табл. 3).Т а б ли ц а 3 – Средние значения содержания ФФС и летучих продуктов в препреге при многократной пропитке в промышленной установкеМатериал заготовкиСреднее содержание компонентов по 6-ти пробам, %ФФСЛетучие продуктыПолотно марки ПВП-КТ40,487,55Полотно марки ПВП-КТК40,6718,9При пропитке в промышленной установке выявлена существеннаянеравномерность распределения ФФС по поверхности полотна.
В результате проведенных исследований была разработана специальная пропиточная оснастка, которая позволяла «заневоливать» краевые зоны и осущест-14влять пропитку полотна «снизу-вверх» из нескольких точек, что позволилоисключить неравномерность распределения полимера по поверхности заготовки и защемление воздуха внутри полотна при пропитке.В универсальном стенде пропитывались заготовки двух форматовразмерами в плане 145 мм и 300 мм. В результате проведения ряда экспериментальных пропиток были выбраны следующие режимы вакуумнойтехнологии изготовления препрега: величина вакуума при пропитке не более 0,08 МПа; температура в пропиточной камере 20ºС; время пропитки 20...30 мин.; время выдержки заготовки после пропитки 8 ч.; величина вакуума при сушке ~0,095 МПа; время вакуумной сушки 2...3 ч.Величина вакуума при пропитке выбиралась таким образом, чтобыне допускать интенсивного испарения и кипения этилового спирта в процессе вакуумной пропитки заготовки.
В связи с уменьшением пористостизаготовки после каждого цикла пропитки для обеспечения заданного времени пропитки величина вакуума может корректироваться.Давление при вакуумной сушке выбиралось близким к парциальномудавлению паров этилового спирта при заданной температуре в камере длятого, чтобы интенсифицировать процесс активного испарения растворителя, но не допускать его сильного кипения. Экспериментально установлено,что при кипении растворителя с образованием пены происходит удалениечасти полимера, что снижает его содержание в препреге.Результаты проведенных пропиток заготовок в универсальном стенде представлены в табл. 4.Т а б ли ц а 4 – Содержание ФФС и летучих продуктов в заготовкахпри проведении пропиток заготовок в универсальном стендеСодержание компонентов, %№пропиткиПолотноРазмерзаготовки,мм1ПВП КТК-122ЗаданноесодержаниесмолыСреднеесодержаниесмолы послепропиткиСреднеесодержаниелетучихпродуктов145х1455048,4515,5ПВП КТК-16145х1455045,217.073ПВП КТК-16145х1455042,4217,71ПВП КТ-11-11300х3004637,129,272ПВП КТ-11-11300х3004637,1310,763ПВП КТ-11-11300х3004637,219,7415Из табл.
4 следует, что разработанные технологические режимы пропитки обеспечивают требуемое содержание ФФС в препреге. Для снижения количества летучих продуктов в технологический режим была включена операция досушки препрега под вытяжным зонтом в течение 24 ч.Проверка разработанного технологического режима проводилась намодернизированной промышленной установке, оборудованной пропиточной оснасткой, аналогичной оснастке универсального стенда. Проверкапроводилась на образцах полотен размерами в плане 1100 мм, что близко креальным размерам препрегов для изготовления теплозащитных покрытий.Пробы в данных образцах забирались из нетехнологических областей, апрепреги в дальнейшем перерабатывались в готовый композиционный материал теплозащитного покрытия.
Схема забора проб в образцах препреговна основе полотен разных марок представлена на рис. 5.а)б)а) схема для полотен 6 и 24 сложенийб) схема для полотна 11 сложенийРисунок 5 – Схема забора проб в препрегах, изготовленных в модернизированнойпромышленной установкеРезультаты исследований, полученные в опытных пропитках препрегов, приведены в табл. 5 и 6. Они показывают соответствие содержанияФФС предъявляемым требованиям, а содержание летучих продуктов нижетребуемых значений достигается досушкой препрега под вытяжным зонтом в течение 24 ч.
Полученные результаты характерны как для полотенмарки ПВП-КТ, так и для полотен марки ПВП-КТК.Сравнительный анализ содержания ФФС и летучих продуктов в препрегах, полученных в разных установках (рис. 6 и 7) показывает, что содержание ФФС при изготовлении препрегов в универсальном стенде хорошо согласуется с результатами расчѐтов по математической модели мно-16гократной пропитки. При пропитке в модернизированной промышленнойустановке содержание ФФС несколько выше, из-за добавления лака на заполнение технологических полостей оборудования.Таблица 5 – Содержание ФФС и летучих продуктов в препрегах изполотен марки ПВП-КТ, полученных в промышленной установкеСодержание летучих продуктовв пробе, %Содержание ФФС в пробе, %Номер пробыНомер пробыОбразец№1, 6 сложений1234123412,8818,2512,15612,13737,37851,30537,33735,54Среднее№2, 11 сложений13,85512,111,7Среднее№3, 24 сложения10,340,391143,811,318,112,5Среднее14,914,6а)41,943,241,657,244,342,612,855,544,0250,3б)а) препрег на основе полотна марки ПВП-КТ;б) препрег на основе полотна марки ПВП-КТКРисунок 6 – Содержание ФФС в препрегах при пропитке на различных установках17Т а б ли ц а 6 – Содержание ФФС и летучих продуктов в препрегахиз полотен марки ПВП-КТК, полученных в промышленной установкеСодержание летучих продуктов впробе, %Содержание ФФС в пробе, %Номер пробыНомер пробыобразец№1, 11сложений1234123419,29822,88519,72922,51449,09345,75449,14749,699Среднее№2, 11сложений21,10724,324,7Среднее22,523,9а)48,42324,454,5757,548,751,753,1б)а) препрег на основе полотна марки ПВП-КТ;б) препрег на основе полотна марки ПВП-КТКРисунок 7 – Содержание летучих продуктов в препрегах при пропитке наразличных установкахСодержание летучих продуктов во всех случаях пропитки оказывается выше предъявленных требований, заданные значения достигаются только при дальнейшей досушке препрега под вытяжным зонтом.Несмотря на повышенное содержание летучих продуктов в препрегах, теплозащитные композиционные материалы, изготовленные из них,соответствуют необходимым требованиям отраслевых стандартов.
Кроме18того, по большинству параметров данные материалы превосходят композиты, изготовленные из препрегов, полученных пропиткой в ванне.В пятой главе даны рекомендации по автоматизации разработаннойтехнологии изготовления препрегов для еѐ промышленного применения.Автоматизация процесса основана на контроле технологических параметров (давления, температуры, скорости пропитки и вакуумной сушки)и их регулирования. Определение характеристик препрега при этом в каждый момент времени производится путѐм постоянного измерения массыпропитываемой заготовки и анализа содержания в ней компонентов лакана основе уравнений массового баланса.Экономический эффект от внедрения данной технологии достигаетсяза счѐт сокращения времени технологического процесса изготовления препрега более чем в 9 раз по сравнению с применяющейся технологией, сокращением расхода бакелитового лака, и тем самым снижением затрат наего приобретение.
Оборудование, применяющееся для изготовления препрега, практически исключает контакт оператора с бакелитовым лаком, аконструкция вакуумной линии позволяет конденсировать пары спирта,удаляемые из пропиточной камеры в процессе вакуумной сушки, что повышает экологичность производственного процесса.ЗАКЛЮЧЕНИЕ (Основные выводы и рекомендации). На основетеоретических и экспериментальных исследований в диссертации былисформулированы следующие основные научные выводы:1.
Существующие активные и пассивные методы тепловой защитылесопожарных машин являются недостаточно эффективными.Перспективными для тепловой защиты ЛПМ являются абляционныетеплозащитные композиционные материалы, которые изготовляются методом горячего прессования из предварительно подготовленного препрега.2. Для обеспечения теплозащитных свойств композиционного материала препреги для его изготовления должны иметь высокое содержаниеполимера (35...50% масс.) и низкое содержание летучих продуктов(3...7% масс).Применяемая в настоящее время технология изготовления препрегов с высоким содержанием полимера, путѐм пропитки заготовок в ваннес раствором связующего, является крайне длительной и дорогостоящей,что препятствует их применению для производства тепловой защиты ЛПМи другой техники, подвергающейся в процессе работы интенсивному тепловому воздействию.Для сокращения времени технологического процесса изготовленияпрепрегов и снижения их стоимости необходимо применять высокопроизводительные вакуумные технологии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
