CC BY
49
ТРИКОТАЖ ДЛЯ СТЕКЛО- И УГЛЕПЛАСТИКОВ
Шленникова Ольга Александровна
канд. техн. наук., вед. специалист ООО ПКФ ЭКМг. Москва
E-mail: pkfekm@mail. ru
Дальнейшее развитие техники неразрывно связано с созданием новых конкурентоспособных материалов, эксплуатационные свойства которых, отвечают требованиям научно-технического прогресса ХХ1 века. Стекло- и углепластики — важнейшие конструкционные материалы современной техники. Технический трикотаж для этих целей является сравнительно новым материалом, отвечающим специфическим требованиям, предъявляемым к наполнителям для термостойких пластиков, таким как: сырьевой состав, прочностные характеристики, объёмная плотность и другие физико-механические свойства. Использованию трикотажа в пластике способствуют три основных преимущества перед остальными видами текстильного производства: высокая производительность трикотажного оборудования, возможность получения заготовок заданной формы и способность трикотажа к большим деформациям. Стеклянные и углеродные нити являются нетрадиционным сырьем в трикотажном производстве, его переработка связана с определенными трудностями, однако имеющийся опыт работы позволил получить образцы технического трикотажа на кулирных и основовязальных машинах [7].
Углеродный трикотаж и стеклотрикотаж, как текстильный материал, имеет сложную петельную структуру. Свойства трикотажа определяются формой, размерами, расположением петель, свойствами сырья и т. д. [6] — всё это необходимо учитывать в известных и при разработке новых структур наполнителей. Для качественной оценки свойств трикотажных полотен применяют разрывные характеристики (разрывная нагрузка, удлинение при разрыве), полученные при однократном растяжении трикотажа [2]. Изготовление деталей с использованием полотна как наполнителя производят простой обтяжкой, с растяжением и кольцевой обтяжкой учитывая
деформационные свойства полотен [1]. Основные показатели свойств кулирных (или поперечновязаных) полотен приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Физико-механические свойства кулирных полотен
№ п/п Вид переплетения Поверхностная плотность кг/м2 Толщина. мм Разрывная нагрузка Н Удлинение при разрыве %
Кремнезёмная нить
1.. Гладь 0,3-0,5 ... 0,6-0,8.... 200-300 47 - 50..
2 Ластик 0,6-0,7 1,2-1,4 550-750 52 - 56
Кварцевая нить
3 Гладь 0,4-0,6 0,7-0,9 400-500 45-55
4 Ластик 0,7-0,9 1,3-1,6 700-850 58-60
Углеродная нить
5 Ластик.... 0,8-0,9 1,6-1,8 250-320 20-22
Углеродный трикотаж — получен на основе трикотажа, карбонизованного в полотне с вытягиванием.
Для наполнителей из основовязаного трикотажа разработаны структуры переплетений, обеспечивающие необходимые свойства пластика. Для повышения прочности, толщины и объемной плотности основовязаный трикотаж образован двухслойным переплетением сукно, с ввязанной в него цепочкой, что позволило в каждом структурном элементе петли увеличить количество нитей, ориентированных по длине. Увеличение прочности по ширине и наращивание толщины трикотажа осуществляется в основном за счет двух систем уточных нитей, ввязанных в каждый структурный элемент, таким образом, что растягивающим усилиям сопротивляются 24 нити утка [8]. Наполнитель из основовязаного стеклотрикотажа имеет объёмную плотность не ниже 1,6 мг/мм . Показатели свойств основовязаных полотен из кремнеземных, кварцевых и углеродных нитей приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Физико-механические свойства основовязаных полотен
№ п/ Поверхно стная Толщ ина Разрывная нагрузка, Н Удлинение при разрыве, %
п плотность ...кг/м2 мм По длин По шири По длин По шири
е не е не
Кремнезёмные нити
1 2,6 3,3 1870 1500 39 40
2 2,9 3,9 2480 1530 50 58
Кварцевые нити
3 4,5 5,4 3700 3470 50 48
4 5,5 4,7 2900 2250 41 50
Углеродные нити марки Урал
5 2,3 4,0 2480 956 24 27
6 1,9 3,7 2880 943 18 34
Применение основовязаного трикотажа в качестве наполнителя при изготовлении текстолитов позволяет снизить трудоемкость при пропитке и сборке пакетов для формования, т. к. один слой такого полотна обеспечивает в пластике толщину примерно 2,5 мм, тогда как один слой ткани (марка КТ-11) примерно 0,2 мм. Свойства стеклотекстолита на основе кремнеземного трикотажного полотна и кремнийорганического связующего, изготовленного методом прямого прессования, показывают, что материал имеет высокие диэлектрические — 3,2-3,6 106 Гц и теплофизические свойства — 0,55 Вт/мК. Высокие значения его деформативности (>3,5 %) и откольной прочности (>250 МПа) свидетельствуют о высокой стойкости термопласта к удару. Показатели свойств пластиков на основе трикотажных наполнителей приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Физико-механические свойства пластика на основе трикотажа
Вид трикот ажа Сыр ье Тол щи на мм Прочн ость при растяжении кгс/см2 Удлин ение при разрыв е % Прочн ость при сжати и кгс/см2 Прочность при изгибе кгс/см2
Гладь 10-12 слож. Крем незе м 8,5 780-90 0 1,4-3 1010-1 320 1540-1 640
Осново вяз. Крем незе м 3,5 >500 >3,5 >300 >650
Осново вяз. Квар ц 7,3 >500 4-5 375-40 0 800-85 0
Ластик 5-7 слож. Угле род 8,0 - - 520-65 0 -
Наряду с техническими полотнами в трикотажном производстве возможно изготовление цельновязаных наполнителей для текстолитов — это перспективное направление ресурсосберегающей технологии. В мелкосерийном производстве при получении изделий сложной конфигурации применяют ручную выкладку слоев. При этом способ сборки и ориентация слоев наполнителя определяется геометрией детали и формой цельновязаного наполнителя. Отдельные слои наполнителя, пропитанные связующим, наносят на оправку, представленную в форме пластикового изделия [4]. Это трудоемкий технологический процесс, обеспечивающий необходимую ориентацию слоев стеклотрикотажного армирующего наполнителя. Используя возможности ресурсосберегающей технологии, разработан наполнитель, обеспечивающий надежное, плотное соединение и ориентацию слоев, что повышает качество стеклотекстолита [5].
Целенаправленное сочетание переплетений в каждом петельном ряду позволило получить трикотажный наполнитель в виде спирально-деформируемой ленты. Основным преимуществом спиральных лент является: во-первых, обеспечение в широком диапазоне как толщины, так и диаметра пластикового изделия; во-вторых, спиральная лента позволяет получать наполнители не только цилиндрические, но и конические, параболические, гиперболические и т.п.; в-третьих, при вязании лент практически отсутствуют отходы, нет раскройных и швейных операций [3]. Для спирально-деформируемых лент из стеклянных и углеродных нитей разработана методика проектирования зависимости параметров петельной структуры от диаметра заготовки. В таблице 4 представлены свойства углепластика, изготовленного из спиральной ленты прессовым методом при давлении прессования 50 кгс/см и подъеме температуры до 160 0С по ступенчатому режиму.
Таблица 4.
Свойства углепластика на основе трикотажной ленты
Содержание связующего, % Степень отверждения, % Разрушающее напряжение при сжатии ос,кгс/см2
54,3-55,5 95,8-97,2 - по окружности 780-1020 - по радиусу 780-790
Применение трикотажных наполнителей в стекло- и углепластиках позволяет разрабатывать материалы с заданными свойствами. Назначение и условия эксплуатации пластиков выдвигают требования к наполнителям, которые решаются за счет обоснованного использования известных переплетений, а также разработкой новых структур полотен. Многообразие трикотажных переплетений создаёт условия целенаправленного формирования наполнителей с необходимыми показателями свойств. Особый интерес
представляет ресурсосберегающая технология трикотажных наполнителей, полученных по форме пластикового изделия, что позволит создать конкурентоспособный материал.
Список литературы:
1. Гардымов Г. П., Парфенов Б. А., Пчелинцев А. В. Технология ракетостроения. СПб.:1997. — 319 с.
2. ГОСТ 6943.10—79. Материалы текстильные стеклянные. М.: Изд-во стандартов. 1990
3. Зиновьева В. А., Шленникова О. А. Ресурсосберегающая технология трикотажных изделий технического назначения // Все материалы. 2010. №5. — с. 26—30
4. Карпинос Д. М. и др. Композиционные материалы в технике. Киев.: 1985. — с. 100—102
5. Патент РФ 2391450. Трикотажный армирующий элемент / Шленникова О. А., Зиновьева В. А, Курицын В. Я.// 2010. Бюл. 16
6. Шалов И. И., Далидович А. С., Кудрявин Л. А. Технология трикотажного производства. М.: 1984. — 295 с.
7. Шленникова О. А., Зиновьева В. А. Переработка кремнеземных и углеродных нитей в трикотаж// Химические волокна. 2011. №6
Шленникова О. А., Зиновьева В. А. Основовязаный трикотаж для теплозащитных пластиков// Все материалы. 2009. №6. — с. 24—29
