СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОТОВОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ
METHOD OF PRODUCING CELLULAR AGGREGATE

Изобретение относится к способам изготовления сотовых заполнителей для трехслойных панелей и оболочек, применяемых в различных отраслях промышленности (мебельной, строительной, судостроительной, авиационной, ракетно-космической и др.), в частности к способам изготовления сотового заполнителя преимущественно большой толщины из стеклоткани.
Известен способ изготовления сотового заполнителя на основе стеклоткани [Пат. США №3519510, МПК В31D 3/02, опубл. 07.07.70 г.] - аналог. Он включает пропитку стеклоткани связующим, ее сушку, нанесение на полотно стеклоткани с двух сторон в поперечном направлении регулярно расположенных со смещением относительно друг друга клеевых полос, разрезку в направлении, параллельном клеевым полосам полотна стеклоткани на заготовки, сборку из заготовок сотового пакета (сотопакета), склеивание заготовок сотопакета прессованием по заданному режиму, получение сотового блока (сотоблока) путем растяжения сотопакета, пропитку сотоблока связующим с последующим термоотверждением.
Данный способ имеет следующие недостатки:
1) предварительная пропитка стеклоткани сопровождается образованием складок и неровностей и в местах их расположения не удается обеспечить удовлетворительного склеивания заготовок сотопакета по клеевым полосам;
2) нанесение клеевых полос на стеклоткань в поперечном направлении (т.е. в направлении утка) не обеспечивает максимально возможных прочностных характеристик получаемого сотопласта, так как по утку стеклоткань менее прочная, чем по основе;
3) при склеивании заготовок сотопакетов большой толщины из-за низкой теплопроводности стеклоткани температура средних слоев сотопакета заметно отличается от температуры наружных слоев, непосредственно граничащих с горячими плитами пресса. Для достижения температуры, необходимой для полимеризации клея, удлиняют время предварительного прогрева или поднимают температуру наружных слоев выше нормы. Первое, как правило, неприемлемо из-за снижения прочности клеевых соединений и удлинения технологического цикла, а второе - из-за возможной термодеструкции клеевых полос в наружных слоях сотопакета.
2
Известен способ изготовления сотового заполнителя, заключающийся в том, что на полотно стеклоткани в продольном направлении наносят с заданным шагом клеевые полосы, подсушивают их и разрезают стеклоткань с нанесенными на нее клеевыми полосами на заготовки в направлении, перпендикулярном клеевым полосам, собирают сотовый пакет из полученных заготовок путем укладки со смещением каждой заготовки относительно смежных на половину шага клеевых полос, склеивают заготовки сотового пакета при заданных температуре и давлении и получают сотовый блок путем растяжения сотового пакета, пропитывают полученный растянутый сотовый блок полимерным связующим, отверждают его по заданному режиму, отличающийся тем, что в качестве стеклоткани используют тонкую стеклоткань на основе волокон из алюмоборосиликатного бесщелочного стекла марки А-5Пх90 или А-4Пх90, для клеевых полос используют фенолополивинилацетальный клей марки БФ-2 с вязкостью 45 с по вискозиметру ВЗ-246, склеивание заготовок сотового пакета проводят под вакуумом 0,12-0,16 кгс/см по режиму: нагрев до температуры 80°С с последующей выдержкой 30 минут, нагрев до температуры 150°С с последующей выдержкой 60 минут, нагрев до температуры 170°С с последующей выдержкой 120 минут, в качестве полимерного связующего при пропитке используют лак бакелитовый марки ЛБС-1 с вязкостью 15 с по вискозиметру ВЗ-246, отверждение пропитанного полимерным связующим сотового блока проводят по режиму: нагрев до температуры 100°С с последующей выдержкой 30 минут, нагрев до температуры 150°С с последующей выдержкой 90 минут, нагрев до температуры 170°С с последующей выдержкой 120 минут [Пат. РФ №2333104 МПК, В32В 3/12, опубл. 10.09.2008], принятый за прототип.
Недостатками известного способа является то, что при склеивании сотопакетов большой толщины из-за низкой теплопроводности стеклоткани температура средних слоев сотопакета заметно ниже температуры наружных слоев, что снижает прочность клеевых соединений средних слоев сотопакета. Дня качественного склеивания сотопакета большой толщины необходимо увеличивать время склеивания, что приводит к дополнительным затратам и снижает производительность. Однократная пропитка полученного сотоблока большой толщины полимерным связующим не обеспечивает равномерной пропитки, а следовательно, стабильных высоких показателей прочности получаемого сотоблока по всему его объему. Это приводит к неисправимому браку изготавливаемого крупногабаритного сотового заполнителя.
Задача изобретения - изготовление из стеклоткани крупногабаритного сотового заполнителя, обладающего стабильными высокими показателями прочности, как по клеевым полосам, так и по всему объему.
2
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления сотового заполнителя, включающем нанесение на полотно стеклоткани в продольном направлении клеевых полос и подсушку их, разрезку стеклоткани в направлении, перпендикулярном клеевым полосам, на заготовки и сборку их в сотопакет путем укладки со смещением каждой заготовки относительно смежных на половину шага клеевых полос, склеивание заготовок сотопакета при заданных температуре и давлении, получение сотоблока путем растяжения сотопакета, пропитку сотоблока бакелитовым лаком марки ЛБС-1 с вязкостью 15 с по вискозиметру ВЗ-246 и отверждение его по режиму: нагрев до температуры 100°С с последующей выдержкой 30 минут, нагрев до температуры 150°С с последующей выдержкой 90 минут, нагрев до температуры 170°С с последующей выдержкой 120 минут, согласно данному изобретению в качестве стеклоткани используют электроизоляционную стеклоткань марки Э3-100 на основе алюмоборосиликатного стекла, клей, используемый для клеевых полос, содержит ксантеновый краситель марки Родамин Ж(G) в количестве 0,05-0,25 мас.% от массы клея, склеивание заготовок сотового пакета осуществляют в прессе при удельном давлении 0,16-0,8 кгс/см по режиму: нагрев плит до температуры 80°С с последующей выдержкой 30 минут, нагрев плит до температуры 150°С с последующей выдержкой 60 минут, нагрев плит до температуры 170°С с последующей выдержкой 130 минут, пропитку сотоблока проводят дважды с промежуточной сушкой на воздухе при включенной вентиляции в течение времени не менее 2-х часов и последующей сушкой в термостате по режиму: нагрев воздуха до температуры 60°С с последующей выдержкой 120 минут, нагрев до температуры 80°С с последующей выдержкой 30 минут и нагрев до температуры 120°С с выдержкой 60 минут.
Исследование результатов показало, что добавление в клей ксантенового красителя Родамин Ж(G) позволяет сократить на 1 ч время предварительного прогрева сотопакетов большой толщины и обеспечивает равномерность прогрева при склеивании заготовок сотопакета в прессе, что обеспечивает высокое качество сотового заполнителя, а двукратная пропитка растянутого сотопакета с промежуточной сушкой при включенной вентиляции в течение времени не менее 2-х часов обеспечивает качественную пропитку растянутого сотоблока полимерным связующим, что позволяет получить стабильные высокие показатели прочности получаемого сотоблока по всему объему сотоблока.
2
Пример 1. Изготавливали сотовый заполнитель с размером стороны гексагональных ячеек 2,5 мм. Для этого на полотно электроизоляционной стеклоткани Э3-100 на основе алюмоборосиликатного стекла (ГОСТ 19907-2000) с помощью ребристого вала с шагом ребер 10 мм наносили клеевые полосы фенолополивинилацетального клея марки БФ-2, ГОСТ 121712-74, с вязкостью 45 с по вискозиметру ВЗ-246 и подсушивали их в вертикальной шахте клеенаносящей машины при температурах по зонам 35, 55 и 65°С. Разрезали полотно стеклоткани перпендикулярно клеевым полосам на заготовки длиной 340 мм и шириной 900 мм и проводили сборку заготовок путем укладки их со смещением 5 мм, т.е. на полшага клеевых полос. Собранный сотовый пакет из 555 заготовок склеивали в прессе по режиму: удельное давление 0,8 кгс/см, нагрев плит до температуры 80°С с последующей выдержкой 30 мин, нагрев до температуры 150°С с выдержкой 60 мин, нагрев до температуры 170°С с последующей выдержкой 130 мин. Затем растягивали сотопакет до получения ячеек гексагональной формы и закрепляли его в пропиточной рамке с помощью стержней, установленных в петли растягивающих тканевых элементов, приклеенных к сотопакету. Дважды пропитывали сотоблок в растворе полимерного связующего - бакелитового лака марки ЛБС-1 (ГОСТ 901-78) с вязкостью 15 с по вискозиметру ВЗ-246 с промежуточной сушкой на воздухе при включенной вентиляции в течение 2-х часов и последующей сушкой в термостате по следующему режиму: нагрев до температуры до 60°С с последующей выдержкой в течение 120 мин, нагрев до температуры 80°С с выдержкой 30 мин, нагрев до температуры 120°С с выдержкой 60 мин. Термообрабатывали сотоблок в термостате по следующему режиму: нагрев до температуры 100°С с последующей выдержкой 30 мин, нагрев до температуры 150°С с выдержкой 90 мин, нагрев до температуры 170°С с выдержкой 120 мин. Скорость подъема температуры на всех стадиях составляла 5°С/мин.
Пример 2. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1, но суммарное время прессования в процессе склеивания по клеевым полосам увеличено на 90 мин.
28
31
2
3
Пример 3. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1, но в клей ввели 0,05 мас.% ксантенового красителя марки Родамин Ж(G), ТУ 6-09-2463-82, с эмпирической формулой CHClNO.
2
Пример 4. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1, но с размером стороны ячеек 3,5 мм, наносили клеевые полосы с помощью ребристого вала с шагом ребер 14 мм, в клей добавили 0,25 мас.% ксантенового красителя марки Родамин Ж(G). Собирали сотопакет со смещением смежных заготовок 7 мм из 400 заготовок и склеивали сотопакет при удельном давлении 0,32 кгс/см. Промежуточную сушку пропитанных сотоблоков на воздухе проводили в течение 2 часов 30 мин.
2
Пример 5. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1, но с размером стороны ячеек 4,2 мм. Наносили клеевые полосы с помощью ребристого вала с шагом ребер 16,8 мм, в клей добавили 0,15 мас.% ксантенового красителя марки Родамин Ж(G), собирали сотопакет со смещением смежных заготовок 8,4 мм из 345 заготовок и склеивали сотопакет при удельном давлении 0,16 кгс/см. Время промежуточной сушки пропитанных сотоблоков на воздухе составило 3 часа.
2
2
Пример 6. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1, но пропитывали сотоблок один раз. Разброс прочностных показателей по длине каналов ячеек составил: верх сотоблока - 33,7, середина - 32,6, низ - 45,1 кгс/см (по ТУ - не менее 35 кгс/см).
Состав и свойства полученного сотового заполнителя приведены в таблице.
№ примеров
Размер грани ячеек, мм
Содержание Родамина Ж(G), мас.%
Количество листов стеклоткани в сотопакете
Удельное давление при прессовании сотопакета, кгс/см<sup>2</sup>
Соответствие требованиям ТУ 1-596-395-98 по прочности при сжатии
1
2,5
555
0,8
Сотоблок разорвался по клеевым полосам
2
2,5
-
555
0,8
Соответствует
3
2,5
0,05
555
0,8
То же
4
3,5
0,25
400
0,32
5
4,2
0,15
345
0,16
-«-
6
2,5
0,15
555
0,8
Разброс свойств по длине каналов ячеек
При изготовлении сотопакетов большой толщины при введении ксантенового красителя марки Родамина Ж (G) в количествах, выходящих за пределы, указанные в формуле изобретения, качество склеивания листов при указанном режиме прессования получалось неудовлетворительным: при его содержании менее указанного в диапазоне при растяжении сотопакета происходило его расслоение преимущественно в середине, при превышении его содержания - клеевые полосы становились хрупкими и разрушались при растяжении.
При однократной пропитке полученного сотоблока большой толщины полимерным связующим (см. пример 6) не обеспечивается равномерный нанос связующего на стеклоткань, а следовательно, не достигаются стабильные показатели прочности получаемого сотоблока по всему его объему.