Способ изготовления сотового заполнителя

Изобретение относится к способам изготовления сотовых заполнителей для трехслойных панелей и оболочек из стеклоткани и может быть использовано в различных отраслях промышленности: мебельной, строительной, судостроительной, авиационной, ракетно-космической. На полотно стеклоткани наносят клей в виде клеевых полос в продольном направлении. Разрезают полотна стеклоткани на заготовки в направлении, перпендикулярном клеевым полосам. Собирают из полученных заготовок сотовый пакет путем укладки со смещением каждой заготовки относительно другой на половину шага клеевых полос. Склеивают заготовки сотового пакета по заданному режиму. Проводят термостабилизацию при температуре, превышающей температуру полимеризации клея на 10-30°С. Получают сотовый блок путем растяжения сотового пакета. Пропитывают сотовый блок полимерным связующим с последующим термоотверждением его. При этом термостабилизацию проводят в течение времени не менее 2 часов после растяжения сотового пакета до заданной длины, обеспечивающей получение правильной формы ячеек сот, или на величину не менее 50% от заданной длины с последующим дополнительным растяжением после термостабилизации до заданной длины, обеспечивающей правильную форму ячеек сот. Способ позволяет повысить равномерность межслойной прочности сотового блока по всей длине клеевых полос при изготовлении крупногабаритных сотоблоков, устранить локальную термодеструкцию клеевых полос, а также сократить в 2 раза и более время операции термостабилизации клеевых полос в сотовом заполнителе. 1 табл.

 

Изобретение относится к способам изготовления сотовых заполнителей для трехслойных панелей и оболочек, в частности из стеклоткани, и может быть использовано в различных отраслях промышленности: мебельной, строительной, судостроительной, авиационной, ракетно-космической.

Известен способ изготовления сотового заполнителя, выбранный в качестве аналога [В.Е.Берсудский, В.Н.Крысин, С.И.Лесных. Технология изготовления сотовых авиационных конструкций. М.: Машиностроение, 1975, с.100], включающий следующие операции: нанесение клеевых полос на стеклоткань в продольном направлении и разрезку ее на заготовки в направлении, перпендикулярном клеевым полосам, сборку пакета из заготовок со смещением каждого слоя относительно другого на половину шага клеевых полос, склеивание заготовок сотового пакета под давлением с нагревом и получение сотового блока путем растяжения сотового пакета, пропитку его полимерным связующим и термоотверждение, разрезку сотового блока на плоские панели.

Данный способ имеет основной недостаток - невысокую локальную межслойную прочность в местах склеивания листов в сотовом пакете, связанную с разными условиями отверждения клеевых полос в прессе, особенно с большим количеством листов и малым размером ячеек, что приводит к расслоениям в местах склеивания листов в сотовом пакете при пропитке и даже при отверждении растянутого сотового пакета, особенно в случае, когда клей и связующее относятся к одному классу полимеров.

Известен способ изготовления сотового заполнителя на основе стеклоткани [патент №2272712 РФ], принятый за прототип, включающий нанесение на полотно материала в продольном направлений клеевых полос, разрезку в направлении, перпендикулярном клеевым полосам, полотна материала на заготовки, сборку из заготовок сотового пакета путем укладки со смещением каждой заготовки относительно другой на половину шага клеевых полос, склеивание заготовок сотового пакета по заданному режиму, термостабилизацию свободно подвешенного сотового пакета в течение 4-5 часов при температуре, превышающей температуру полимеризации клея на 10-30°С, получение сотового блока путем растяжения сотового пакета, пропитку сотового блока полимерным связующим с последующим термоотверждением. Полученный после термоотверждения сотовый блок может быть разрезан на сотовые панели требуемой толщины.

Данный способ имеет недостаточно высокую локальную межслойную прочность в местах склеивания листов в сотовом пакете, усиливающуюся к середине образованных ячейками каналов, особенно каналов большой длины и образованных ячейками малых размеров, что является следствием неравномерности прогрева клеевых полос и затрудненной циркуляции в каналах ячеек сотового пакета нагретого воздуха, поступающего из термостата, а также неравномерного удаления летучих из клеевых полос при темостабилизации сотового пакета.

Этот недостаток ограничивает размеры заготовок, вследствие чего изготовление крупногабаритных стеклосотоблоков невозможно.

Задача изобретения - повышение равномерности межслойной прочности сотового блока по всей длине клеевых полос при изготовлении крупногабаритных стеклосотоблоков, устранение локальной термодеструкции клеевых полос, а также сокращение в 2 раза и более времени операции термостабилизации клеевых полос в сотовом пакете.

Предлагаемый способ включает следующие операции: нанесение клеевых полос на полотно стеклоткани в продольном направлении, разрезку полотна стеклоткани на заготовки в направлении, перпендикулярном клеевым полосам, сборку из полученных заготовок сотового пакета путем укладки со смещением каждой заготовки относительно другой на половину шага клеевых полос, склеивание заготовок сотового пакета по заданному режиму, термостабилизацию при температуре, превышающей температуру полимеризации клея на 10-30°С, получение сотового блока путем растяжения сотового пакета, пропитку сотового блока полимерным связующим с последующим термоотверждением его, согласно предлагаемому изобретению термостабилизацию проводят в течение времени не менее 2 часов после растяжения сотового пакета до заданной длины, обеспечивающей получение правильной формы ячеек сот, или на величину не менее 50% от заданной длины с последующим дополнительным растяжением после термостабилизации до заданной длины, обеспечивающей правильную форму ячеек сот.

Пример 1. Изготавливали сотовый заполнитель с размером стороны гексагональных ячеек 2,5 мм. Для этого на полотно стеклоткани марки Э3-100, на основе волокон из алюмоборосиликатного бесщелочного стекла, ГОСТ 19907-83, в продольном направлении наносили полосы фенолополивинилацетального клея БФ-2, ГОСТ 12172-74 (температура отверждения 150°С) с вязкостью 45 с по вискозиметру В3-246 с помощью ребристого вала с шагом ребер 10 мм и подсушивали их в вертикальной шахте клеенаносящей машины при температурах по зонам 45, 65 и 75°С. Разрезали полотно с клеевыми полосами на заготовки длиной 340 мм и шириной 900 мм и проводили сборку заготовок со смещением их на 5 мм. Собранный пакет заготовок склеивали в прессе по режиму: удельное давление 0,15 кгс/см², нагрев до температуры 80°С с последующей выдержкой 30 мин, нагрев до 170°С с выдержкой 2 часа.

Проводили растяжение сотового пакета до получения ячеек гексагональной формы и закрепляли его в пропиточной рамке с помощью стержней, установленных в петли растягивающих тканевых элементов, приклеенных к сотовому пакету.

Термостабилизировали сотовый блок, установленный в рамке, при температуре 150°С в течение 2 часов. После медленного в течение 2 мин погружения его в раствор связующего - лака бакелитового марки ЛБС-1, ГОСТ 901-78 (раствор фенолоформальдегидной смолы в этиловом спирте) - с вязкостью 16 с по вискозиметру В3-246 проводили пропитку сотового блока в течение 7 мин, затем медленно извлекли рамку с полученным сотовым блоком из раствора и в течение 15 мин давали стечь избытку связующего, просушивали сотовый блок в течение 3 часов при комнатной температуре, продувая ячейки сотового блока воздухом.

Термообрабатывали сотовый блок в термостате по следующему режиму: нагрев до температуры 100°С с последующей выдержкой 30 мин, нагрев до температуры 150°С и выдержка 90 мин, нагрев до температуры 170°С и выдержка 2 часа. От полученного сотового блока отрезали растягивающие элементы и разрезали его на сотопанели.

Пример 2. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1, но сотовый блок термостабилизировали при температуре 160°С в течение 3 часов.

Пример 3. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1, но сотовый блок термостабилизировали при температуре 170°С в течение 2 часов.

Пример 4. Изготавливали сотовый заполнитель с размером стороны гексагональных ячеек 8 мм по примеру 1, но сотовый блок термостабилизировали при температуре 180°С в течение 2 часов.

Пример 5. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1 с размером стороны гексагональных ячеек 2,5 мм на основе стеклоткани марки Т из волокон алюмоборосиликатного бесщелочного стекла, ГОСТ 19170-2001, фенолополивинилацетального клея БФ-4, ГОСТ 12172-74 (температура отверждения 150°С) и связующего - лака бакелитового марки ЛБС-1, при этом сотовый блок термостабилизировали при температуре 160°С в течение 3 часов.

Пример 6. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 5, но сотовый блок термостабилизировали при температуре 170°С в течение 2,5 часов.

Пример 7. Изготавливали сотовый заполнитель с размером стороны гексагональных ячеек 4,2 мм по примеру 5, но сотовый блок термостабилизировали при температуре 180°С в течение 2 часов.

Пример 8. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1, но в качестве материала для клеевых полос использовали фенолкаучуковый клей ВК-25, ОСТ 190281-79 (смесь термореактивной фенолоформальдегидной смолы с дивинилнитрильным каучуком), а сотовый блок термостабилизировали при температуре 175°С в течение 3 часов.

Пример 9. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 8, но сотовый блок термостабилизировали при температуре 185°С в течение 2,5 часов.

Пример 10. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 8, но сотовый блок термостабилизировали при температуре 195°С в течение 2 часов.

Пример 11. Изготавливали сотовый заполнитель аналогично примеру 1, но термостабилизировали растянутый на 90% от требуемой длины растяжения сотовый блок при температуре 170°С в течение 2,5 часов, затем дополнительно растянули сотовый блок до получения ячеек гексагональной формы, после чего проводили пропитку и термообработку сотового блока по примеру 1.

Пример 12. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 11, но термостабилизировали растянутый на 70% от требуемой длины растяжения сотовый блок в течение 3,5 часов.

Пример 13. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 11, но термостабилизировали растянутый на 50% от требуемой длины растяжения сотовый блок в течение 4,5 часов, пропитывали его в полиимидном связующем СП-97, ТУ 2224-41500209349-2000 (раствор низкомолекулярных полиимидообразующих компонентов в смеси растворителей: N-метил- α-пирролидоне и этиловом спирте) с плотностью 1,04 г/см³ при комнатной температуре путем плавного опускания пропиточной рамки с сотовым блоком в ванну с раствором с последующей выдержкой в течение 5 минут, медленного подъема рамки с сотовым блоком из раствора и стекания избытка связующего в течение 0,25 часа, затем просушивали сотовый блок в течение 2 часов при комнатной температуре, продувая воздухом ячейки сотового блока. Термообрабатывали сотовый блок в термостате по следующему режиму: нагрев до температуры 100°С с последующей выдержкой в течение 1 часа, нагрев до температуры 160°С и выдержка 1,5 часа, нагрев до температуры 160°С и выдержка 2,5 часа.

Все использованные в примерах материалы, режимы термостабилизации растянутых блоков, степень растяжения сотовых блоков перед термостабилизацией и оценка качества клеевых полос приведены в таблице.

Попытки изготовления сотовых заполнителей при термостабилизации сотовых пакетов по режимам, выходящим за пределы, указанные в предлагаемом способе, не дали положительного результата: наблюдались массовые и частичные расслоения по клеевым полосам и даже коробление и разрушение клеевых полос.

Способ изготовления сотового заполнителя на основе стеклоткани, включающий нанесение клея на полотно стеклоткани в виде клеевых полос в продольном направлении, разрезку полотна стеклоткани на заготовки в направлении, перпендикулярном клеевым полосам, сборку из полученных заготовок сотового пакета путем укладки со смещением каждой заготовки относительно другой на половину шага клеевых полос, склеивание заготовок сотового пакета по заданному режиму, термостабилизацию при температуре, превышающей температуру полимеризации клея на 10-30°С, получение сотового блока путем растяжения сотового пакета, пропитку сотового блока полимерным связующим с последующим термоотверждением его, отличающийся тем, что термостабилизацию проводят в течение времени не менее 2 ч после растяжения сотового пакета до заданной длины, обеспечивающей получение правильной формы ячеек сот, или на величину не менее 50% от заданной длины с последующим дополнительным растяжением после термостабилизации до заданной длины, обеспечивающей правильную форму ячеек сот.