Способ изготовления сотового заполнителя

Настоящее 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. Техническая задача заключается в увеличении межслойной прочности сотового блока по клеевым полосам при изготовлении крупногабаритных стеклосотоблоков. Способ включает нанесение в продольном направлении клеевых полос на полотно материала, разрезку полотна материала на заготовки в направлении, перпендикулярном клеевым полосам, сборку сотового пакета путем укладки заготовок со смещением каждой заготовки относительно другой на половину шага клеевых полос, склеивание заготовок сотового пакета по заданному режиму и получение сотового блока путем растяжения сотового пакета, пропитку сотового блока полимерным связующим с последующим термоотверждением, при этом перед растяжением проводят термостабилизацию свободно подвешенного сотового пакета в течение 4-5 часов при температуре, превышающей температуру полимеризации клея на 10-30°С. 1 табл.

 

Изобретение относится к способам изготовления сотовых заполнителей для трехслойных панелей и оболочек, применяемых в разных отраслях промышленности (мебельной, строительной, судостроительной, авиационной, ракетно-космической и других), в частности к способам изготовления сотового заполнителя из стеклоткани.

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, c.117]. Соты изготавливаются из полимерной бумаги и фенолформальдегидного связующего. Способ включает следующие технологические стадии: нанесение полос клея на исходное полотно полимерной бумаги и сушку их, разрезку полотна на заготовки заданной длины, сборку сотового пакета из заготовок, склейку пакета по полосам клея и растяжение пакета в блок, пропитку полученного блока (одно- или многократную), термообработку связующего блока и разрезку блока на плоские панели.

Данный способ имеет недостатки, а именно:

а) невысокая межслойная прочность;

б) невозможность равномерной пропитки готового сотового блока большой высоты из-за значительной длины каналов ячеек;

в) довольно высокая трудоемкость.

Известен способ изготовления сотового заполнителя на основе стеклотканей, включающий следующие операции: нанесение клеевых полос на стеклоткань в продольном направлении и разрезка 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 полученного сотового блока на плоские панели [В.Е.Берсудский, В.Н.Крысин, С.И.Лесных. Технология изготовления сотовых авиационных конструкций. М.: Машиностроение, 1975, с.100] - прототип.

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

В связи с этим невозможно изготавливать сотовые пакеты с большим количеством листов стеклоткани, что ограничивает габариты стеклосотоблоков и, соответственно, изготавливаемых из них сотовых панелей.

Задача изобретения - увеличение межслойной прочности сотового блока по клеевым полосам при изготовлении крупногабаритных стеклосотоблоков.

Предлагаемый способ включает следующие операции: нанесение клеевых полос на полотно стеклоткани в продольном направлении, разрезку в направлении, перпендикулярном клеевым полосам полотна стеклоткани на заготовки, сборку сотового пакета путем укладки со смещением каждой заготовки относительно предыдущей на половину шага клеевых полос, склеивание заготовок сотового пакета по заданному режиму и получение сотового блока путем растяжения сотового пакета, пропитку сотового блока полимерным связующим, с последующим термоотверждением его; согласно предлагаемому изобретению перед растяжением проводят термостабилизацию свободно подвешенного сотового пакета в течение 4-5 часов при температуре, превышающей температуру полимеризации клея на 10-30°С. Полученный после термоотверждения сотовый блок разрезают на сотовые панели требуемой толщины.

Одинаковые условия отверждения клеевых полос на разных листах сотового пакета в процессе термостабилизации достигаются за счет удаления летучих из клеевых полос при высокой температуре и раздвижения ими стенок сомкнутых ячеек сотового пакета, в образовавшиеся щели которых устремляются как летучие, так и горячий воздух из термостата.

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 ВЗ-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 производили 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 минут, нагрев до температуры 150°С с выдержкой 60 минут, нагрев до температуры 170°С с выдержкой 120 минут.

Термостабилизировали растянутый сотовый пакет в течение 4 часов при температуре 150°С в термостате в свободно подвешенном состоянии. 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. После медленного в течение 2 минут погружения в раствор связующего - лака бакелитового марки ЛБС-1, ГОСТ 901-78 (раствор фенолформальдегидной смолы в этиловом спирте) с вязкостью 20 с по вискозиметру ВЗ-246 проводили пропитку растянутого сотового пакета в течение 5 минут, медленно вынули рамку с полученным сотовым блоком из раствора и в течение 15 минут 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 120 мин. От полученного сотового блока отрезали растягивающие элементы и разрезали его на сотопанели.

Пример 2. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1, но сотовый пакет термостабилизировали при температуре 160°С в течение 5 часов.

Пример 3. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1, но сотовый пакет термостабилизировали при температуре 180°С в течение 4 часов.

Пример 4. Изготавливали сотовый заполнитель с ячейками прямоугольной формы по примеру 1, но сотовый пакет термостабилизировали при температуре 170°С в течение 4,5 часов.

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

Пример 6. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 5, но сотовый пакет термостабилизировали при температуре 170°С в течение 4 часов.

Пример 7. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 5, но сотовый пакет термостабилизировали при температуре 180°С в течение 4,5 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) и перед растяжением термостабилизировали сотовый пакет при температуре 175°С в течение 5 часов.

Пример 9. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 8, но термостабилизировали сотовый пакет при температуре 195°С в течение 4 часов.

Пример 10. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 8, но сотопакет термостабилизировали при температуре 185°С в течение 4,5 часов.

Пример 11. Изготавливали сотовый заполнитель по примеру 1, но пропитывали растянутый сотовый пакет 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 растянутым сотовым пакетом в ванну с раствором с последующей выдержкой в течение 5 минут, медленного подъема рамки с сотовым блоком из раствора и отекания избытка связующего в течение 15 минут, 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 60 минут, нагрев до температуры 160°С и выдержка 90 минут, нагрев до температуры 190°С и выдержка 150 минут.

Таблица
№ п/п	Марка клея	Температура полимеризации клея, °С	Температура термостабилизации, °С	Врем термостабилизации, ч	Наличие расслоений по клеевым полосам	Способ оценки качества склейки
1	БФ-2	150	150	4,0	Частичные расслоения	Визуальный
2	То же		160	5,0	Нет	То же
3	-″-		180	4,0	То же	-″-
4	-″-	170	4,5	-″-	-″-
5	БФ-4	150	160	5,0	-″-	-″-
6	То же		170	4,0	-″-	-″-
7	-″-	180	4,5	-″-	-″-
8	ВК-25	165	175	5,0	-″-	-″-
9	То же		195	4,0	-″-	-″-
10	-″-	185	4,5	-″-	-″-
11	БФ-2	150	160	5,0	-″-	-″-

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 в продольном направлении клеевых полос на полотно материала, 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 и получение сотового блока путем растяжения сотового пакета, пропитку сотового блока полимерным связующим с последующим термоотверждением, отличающийся тем, что перед растяжением проводят термостабилизацию свободно подвешенного сотового пакета в течение 4-5 ч при температуре, превышающей температуру полимеризации клея на 10-30°С.