Способ изготовления пресс-материала

Изобретение относится к технологическим процессам и может быть использовано для изготовления пресс-материала для дальнейшего изготовления прямым или литьевым прессованием изделий конструкционного и электротехнического назначения. Описан способ изготовления пресс-материала, включающий изготовление связующего материала путем смешения фенолформальдегидной смолы и поливинилацетатной эмульсии, последующее смешивание связующего материала с армирующим материалом, в качестве которого используют отрезки стеклянных нитей размером 4-6 см, при изготовлении связующего материала используют 5-20 мас.% поливинилацетатной эмульсии, 50-80 мас.% фенолформальдегидной смолы, 3-9 мас.% стеарата кальция, смешивание связующего и армирующего материалов производят в равном соотношении из расчета по сухому остатку, а сушку полученной смеси производят при температуре 20-100°С в течение 24-30 часов, при этом смешивание связующего и армирующего материалов производят гравитационным методом в баке, который вращают вокруг его продольной оси и который снабжен тремя равномерно размещенными внутри бака плоскими лопастями, которые направлены вдоль радиусов окружностей, образованных сечениями бака перпендикулярно его продольной оси, и жестко прикреплены к внутренним стенкам бака. Технический результат - улучшение физико-механических свойств пресс-материала. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологическим процессам и может быть использовано для изготовления пресс-материала на основе модифицированного фенолформальдегидного связующего материала и армирующего материала в виде отрезков стеклянных нитей для дальнейшего изготовления прямым или литьевым прессованием изделий конструкционного и электротехнического назначения.

Известен способ изготовления композиционных материалов, основанный на смешивании противоположно заряженных частиц органического компонента и термопластичного связующего материала [RU 2164864 C1, В 27 N 003/02, 2000].

Недостатком известного технического решения является относительно узкая область применения, не позволяющая изготавливать материалы из компонентов, находящихся в жидком состоянии, что снижает степень смешивания и, как правило, качество композиционных материалов.

Известен также способ получения пресс-материала, основанный на формировании ленты из стеклянных нитей, пропитке собранных в ленту нитей смолами и их бесконтактной сушке между электродами, чередующимися по полярности и расположенными по длине нитей [SU 107343, В 22/01, 1956].

Недостатком этого технического решения является относительно узкая область применения, не позволяющая получить качественный пресс-материал, в связи с тем, что предварительно собранные в ленту стеклянные нити затрудняют их качественную пропитку смолами, а получаемые из такого пресс-материала изделия не обладают неопределенной (случайной) структурной ориентацией и равномерным распределением стеклянных нитей в объеме изделия.

Известен также способ изготовления пресс-материала, основанный на подготовке связывающего материала с фенолформальдегидной компонентой, подготовке армирующего материала путем резки стеклянных нитей на отрезки, смешивании связывающего и армирующего материалов и последующей сушки полученной смеси связывающего и армирующего материалов [ГОСТ 20437-89. Прессовочный материал АГ-4, Технические условия. Издательство стандартов, 1990].

Недостатком этого способа также является относительно узкая область применения, не позволяющая использовать его для получения пресс-материала, позволяющего получить более высококачественные прессованные изделия, сложность и дороговизна аппаратурной реализации способа, взрывопожароопасность технологического процесса, реализующего известный способ, высокая себестоимость и энергоемкость операций, реализующих способ, а также высокий процент отходов при изготовлении пресс-материала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, основанный на изготовлении связующего, компонентами которого являются фенолформальдегидная смола, поливинилацетатная эмульсия и стеарат цинка, смешивание которых осуществляют при включенной мешалке [SU 324253, 1971].

Недостатком способа является относительно низкое качество пресс-материала по его физико-механическим свойствам.

Требуемый технический результат заключается в улучшении физико-механических свойств пресс-материала.

Требуемый технический результат достигается тем, что по способу, включающему изготовление связующего материала путем смешения фенолформальдегидной смолы и поливинилацетатной эмульсии, последующее смешивание связующего материала с армирующим материалом в виде отрезков стеклянных нитей и сушку полученной смеси, при изготовлении связующего материала дополнительно используют стеарат кальция, в качестве армирующего материала используют отрезки стеклянных нитей размером 4-6 см, при изготовлении связующего материала используют 5-20 мас.% поливинилацетатной эмульсии, 50-80 мас.% фенолформальдегидной смолы, 3-9 мас.% стеарата кальция, смешивание связующего и армирующего материалов производят в равном соотношении из расчета по сухому остатку, а сушку полученной смеси производят при температуре 20-100°С в течение 24-30 часов, при этом смешивание связующего и армирующего материалов производят гравитационным методом в баке, который вращают вокруг его продольной оси и который снабжен тремя равномерно размещенными внутри бака плоскими лопастями, которые направлены вдоль радиусов окружностей, образованных сечениями бака перпендикулярно его продольной оси, и жестко прикреплены к внутренним стенкам бака.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что смешивание фенолформальдегидной смолы, поливинилацетатной эмульсии и стеарата кальция при изготовлении связующего материала производят в течение 30-50 мин.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что смешивание связующего и армирующего материалов производят в течение 10-50 мин.

Предлагаемый способ изготовления пресс-материала реализуется следующим образом.

Последовательно выполняют следующие операции:

- изготавливают связующий материал;

- изготавливают армирующий материал;

- смешивают связующий и армирующий материалы;

- проводят сушку полученной смеси связующего и армирующего материалов.

Изготовление связующего материала производят путем смешивания поливинилацетата, фенолформальдегидной смолы и стеарата кальция.

Экспериментально установлено, что наилучшее качество пресс-материала по физико-механическим свойствам реализуется при следующих соотношениях между компонентами связующего материала: 5-20 мас.% водной дисперсии поливинилацетата, 50-80 мас.% фенолформальдегидной смолы и 3-9 мас.% стеарата кальция.

Смешивание компонентов связующего материала производят до получения однородной массы. Достаточно хорошее качество смешивание получается при длительности смешивания не менее 10-50 мин.

Изготовление армирующего материала производят путем резки стеклянных нитей на отрезки необходимой длины. Экспериментально установлено, что для определенного вида изделий наилучшее их качество получается при резке стеклянных нитей на отрезки величиной 4-6 см. При большей длине отрезков не достигается качественного смешивания связующего и армирующего материалов из-за появления сгустков нитей. При меньшей длине снижается прочность изделий.

Смешивание связующего материала и армирующего материала, в качестве которого используют отрезки стеклянных нитей, производят до получения однородной массы. Достаточно хорошее качество смешивания получается при длительности не менее 10-50 мин.

Смешивание компонентов связующего материала и связующего материала с армирующим материалом можно производить достаточно широким спектром известных методов. Наиболее эффективно производить эту операцию гравитационным методом. Для этого можно использовать смеситель для смешивания жидких и твердых сыпучих компонентов, содержащий бак, закрепленный на поддерживающей конструкции, и блок мотор-редуктора, соединенный с днищем бака, например [Бетономешалка MINIBETA, http://www.imer.ru/betonnieres/minibeta.htm].

Экспериментально подтверждено, что наилучшее смешивание компонентов прессовочного материала обеспечивается при трех равномерно размещенных внутри бака лопастях (углы между радиусами, вдоль которых размещены лопасти, равны 120°), лопасти направлены вдоль радиусов окружностей, образованных сечениями бака перпендикулярно его продольной оси, а высота лопастей равна 0,25-0,4 величины радиуса.

После загрузки баку придают вращательное движение вокруг его продольной оси.

При вращении бака реализуется гравитационный метод смешивания, при котором наиболее эффективный момент этого процесса наступает при падении захваченной лопастями смеси сверху вниз. Происходит динамичный удар частей смешиваемой массы и глубокое взаимопроникновение этих частей.

При этом благодаря использованию плоских лопастей, что необходимо для реализации гравитационного метода смешивания, определенной их высоты и соответствующего пространственного расположения в баке практически исключается отрицательный эффект наматывания нитей на лопасти и их травмирование, что также повышает качество смеси и получаемого пресс-материала.

Таким образом, гравитационный метод существенно уменьшает травмирование отрезков стекловолокна и улучшает его пропитку связующим, что повышает качество изделий из пресс-материала.

Сушку полученной смеси связующего материла и армирующего материала производят после ее раскладки тонким слоем (от 1 см). Экспериментально подтверждено, что достаточно хорошая сушка обеспечивается при температуре 20-100°С в течение 24-30 часов. Наибольший эффект обеспечивается при сушке в две стадии, когда между ними частично просушенную смесь охлаждают до температуры окружающей среды.

Остаточная доля влаги в пресс-материале после сушки не превышает 2-5 мас.%.

Пример изготовления пресс-материала.

Изготовление связующего материала проводилось путем смешивания 20 мас.% водной дисперсии поливинилацетата, 75 мас.% фенолформальдегидной смолы и 5 мас.% стеарата кальция в течение 30 мин. Изготовление армирующего материала проводилось путем резки стеклянных нитей на отрезки длиной 5 см. Смешивание связующего и армирующего материалов проводилось до получения однородной массы в течение 45 мин. Смешивание производилось в баке путем вращения вокруг его продольной оси. Бак был снабжен тремя равномерно размещенными внутри бака лопастями, высота которых была равна 0,3 величины радиуса бака. Полученная смесь связующего и армирующего материалов раскладывалась слоем толщиной порядка 1 см. Начальная температура сушки составляла 60-80°С в течение 14 часов, далее производилось остывание до 25-30°С в течение 1 часа и дальнейшее продолжение сушки при 60-80°С в течение 12 часов. Остаточная доля влаги в пресс-материале после сушки составила 2 мас.%. Полученный пресс-материал был использован при изготовлении корпусов электротехнических устройств. Испытания показали меньшую степень хрупкости (повышенную прочность к ударным воздействиям) и повышенную эластичность (повышенную прочность к низкочастотным (монотонным) воздействиям) относительно пресс-материала, изготовленного известным способом.

Таким образом, благодаря усовершенствованию известного способа достигается требуемый технический результат, заключающийся в улучшении физико-механических свойств пресс-материала за счет используемых компонент связующего материала, определенной длины отрезков стеклянных нитей и гравитационного метода смешивания связующего и армирующего материалов.

1. Способ изготовления пресс-материала, включающий изготовление связующего материала путем смешения фенолформальдегидной смолы и поливинилацетатной эмульсии, последующее смешивание связующего материала с армирующим материалом в виде отрезков стеклянных нитей и сушку полученной смеси, отличающийся тем, что при изготовлении связующего материала дополнительно используют стеарат кальция, в качестве армирующего материала используют отрезки стеклянных нитей размером 4-6 см, при изготовлении связующего материала используют 5-20 мас.% поливинилацетатной эмульсии, 50-80 мас.% фенолформальдегидной смолы, 3-9 мас.% стеарата кальция, смешивание связующего и армирующего материалов производят в равном соотношении из расчета по сухому остатку, а сушку полученной смеси производят при температуре 20-100°С в течение 24-30 ч, при этом смешивание связующего и армирующего материалов производят гравитационным методом в баке, который вращают вокруг его продольной оси и который снабжен тремя равномерно размещенными внутри бака плоскими лопастями, которые направлены вдоль радиусов окружностей, образованных сечениями бака перпендикулярно его продольной оси, и жестко прикреплены к внутренним стенкам бака.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание фенолформальдегидной смолы, поливинилацетатной эмульсии и стеарата кальция при изготовлении связующего материала производят в течение 30-50 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание связующего и армирующего материалов производят в течение 10-50 мин.