Курсовая работа: Технология изготовления изделий из фенопластов методом прессования

Таблица 9

Владимирский государственный университет имени Александра

Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕНОПЛАСТОВ МЕТОДОМ ПРЕССОВАНИЯ

Клочков Е.С, Чижова Л.А.

ВВЕДЕНИЕ

Фенопламсты (фенольные пластики) -- пластмассы (реактопласты), изготовленные на основе фенолоальдегидных смол, главным образом -- фенолоформальдегидных смол. Структурно фенопласты состоят из связующего и наполнителя. В роли связующего выступают смолы. В зависимости от типа смолы различают новолачные и резольные фенопласты. В роли наполнителя выступают графит, древесная мука (фенопласты в виде пресс-порошков); бумага или ткань (фенопласты в виде слоистых пластиков); рубленые волокна (фенопласты в виде волокнитов, стекловолокнитов); пенообразователь (пенопласты и сотопласты). В зависимости от типа наполнителя фенопласты подразделяют на дисперсно-наполненные и армированные. Наполнителями в дисперсно-наполненных фенопластах служат древесная, кварцевая или слюдяная мука, измельченный графит, микроасбест, стекловолокно, металлические порошки. Основным способом получения дисперсно-наполненных фенопластов является совмещение связующего с наполнителем в различных смесителях с последующим отверждением.

Наполнителями армированных фенопластов служат волокна растительного происхождения, асбестовое волокно, стекловолокно, синтетические и углеродные волокна, бумага, тканые и нетканые волокнистые полотна, древесный шпон. Армированные фенопласты получают, как правило, путем пропитки связующим волокнистых наполнителей. Физико-механические и химические свойства фенопластов зависят от типа связующего и наполнителя. Фенопласты проявляют хорошие диэлектрические свойства, обладают механической прочностью, теплостойкостью и морозостойкостью. Основные способы переработки фенопластов -- прессование и литье под давлением. Фенопласты нашли применение в промышленности в качестве конструкционных, электротехнических, фрикционных и антифрикционных материалов.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Характеристика готовой продукции

Основные физико- механические свойства и качество выпускаемых изделий определяются качеством применяемого сырья и соблюдением технологического режима.

Таблица 1

Выбранные для курсового проекта детали с краткой характеристикой

Изделие отбирается по следующим следующим показателям:

1. Изделие не должно быть рыхлым (недопрессованным)

2. На изделии не должно быть механических повреждений (колов, трещин, царапин, отрывов)

3. Не должно быть вздутий на поверхности изделия.

4. Изделие не должно иметь складок и ярко видимых швов.

1.2 Обоснование выбора сырья

Фенопласты - термореактивные пластические материалы на основе фенолоальдегидных олигомеров (смол). Смолы образуются при поликонденсации фенолов с альдегидами в присутствии щелочных или кислых катализаторов. Коксовое число фенольных смол ~50, что резко отличает фенолоформальдегидные смолы от других синтетических смол и делает их незаменимыми в ряде отраслей новой техники. Из фенолоформальдегидных смол в сочетании с различными наполнителями получают фенопласты с широким диапазоном прочностных показателей, в отдельных случаях достигающих прочности металлов. Фенопласты с минеральными сыпучими наполнителями обладают хорошими диэлектрическими свойствами и широко используются в электротехнике. Фенопласты, наполненные асбестом различных сортов, применяются как фрикционные материалы, а также используются для прессования и формования из них различных изделий антикоррозийного назначения. Наиболее распространенным видом фенопластов являются фенопласты, наполненные древесной мукой. Фенолоформальдегидные смолы способны совмещаться со многими полимерами, в том числе с каучуками, а также с рядом мономеров, например с фуриловым спиртом. При совмещении сохраняется основное свойство фенопластов - их термореактивность и приобретаются все положительные свойства второго компонента. На основе совмещенных смол создан ряд новых пресс-материалов, клеев, герметиков, термостойких покрытий и др.

Выпускается свыше 200 различных марок фенопластов. Фенопласты перерабатывают в изделия методом горячего прессования при 160-200°С и давлении 150-1200 кгс/см². Изделия можно армировать черными или цветными металлами. В процессе прессования под влиянием высоких температур происходит переход новолака (в присутствии уротропина) или резола в резит. По окончании прессования из горячей пресс-формы извлекают готовое изделие, не требующее механической обработки. В некоторых случаях фенопласты отверждают в термокамерах при температурах~200°С.

Изделия из фенопластов обладают хорошими диэлектрическими свойствами, довольно высокими механической прочностью, теплостойкостью и морозостойкостью. Высокие показатели механических и диэлектрических свойств, термостойкость и термоактивность, способность работать длительное время при повышенных температурах и в различных климатических условиях, включая полярную и тропическую зоны, малая подверженность старению обеспечили фенопластам широкое применение в радиоэлектронике, авиационной, автомобильной промышленности и в других отраслях народного хозяйства.

1.3 Характеристика сырья

Основным сырьём для получения фенопластов являются фенолы (в том числе замещённые), крезолы, ксиленолы и резорцин, а также формальдегид и фурфол.

Фенол - бесцветное кристаллическое вещество с характерным запахом, температура плавления равна 40,9єС, кипения - 181,8єС, плотность - 1032 кг/м³. Примеси, например вода и крезолы, значительно снижают температуру плавления фенола. Водные растворы щелочей легко растворяют фенол с образованием фенолятов. Фенол растворяется также в формалине, этиловом спирте, диэтиловом эфире, глицерине, бензоле, скипидаре, жирных кислотах и их эфирах.

Химическая активность фенола при синтезе фенопластов определяется наличием в его молекуле трёх подвижных атомов водорода - двух орто- и одного в пара-положении к гидроксильной группе.

Крезол имеет три изомерные формы: 0-крезол (температура плавления равна 31єС, а кипения - 191єС), м-крезол (температура плавления равна 12,2єС, а кипения - 202,2єС), n-крезол (температура плавления равна 34,7єС, а кипения - 201,9єС).

Поскольку фенолы присоединяют формальдегид лишь в орто-и параположения к гидроксильной группе, наибольшей функциональностью обладает м-крезол, имеющий три подвижных водородных атома и образующий вследствие этого термореактивные олигомеры: о- и n-крезолы, имеющие по два подвижных атома водорода, образуют термопластичные олигомеры.

Ксиленолы существуют в виде шести изомеров. Технический ксиленол - смесь изомеров - вязкая маслянистая жидкость от коричневого до чёрного цвета с сильным неприятным запахом, температура кипения равна 200 - 220єС, плотность - 1040кг/см³, растворяется в 10%-ном водном растворе щёлочи. Основными источниками получения ксиленола являются крезольные фракции смол, образующихся при термической обработке топлив.

Резорцин - белое кристаллическое вещество, с температурой плавления равной 110,8єС, кипения - 276,5єС. он растворим в воде, спирте, диэтиловом эфире и глицерине.

Фенопласты обладают рядом ценных физико-механических и химических свойств, которые предопределяют их использование в народном хозяйстве.

Малый удельный вес. Удельный вес фенопластов колеблется в пределах 1,0-1,8 г/см³ и в среднем составляет 1,4 г/см³. Если учесть, что удельный вес дюралюминия равен 2,8, а стали - 7,8, меди - 8 г/см³, то вес фенопластов в среднем в 5 раз меньше удельного веса чёрных и цветных металлов и почти в два раза меньше удельного веса дюралюминия.

Высокая антикоррозионная стойкость. Известно, что фенопласты совершенно не подвергаются электрохимической коррозии и очень стойки при воздействии различных агрессивных химических сред.

Изделия из фенопластов обладают хорошей влагостойкостью, масло- и бензостойкостью и достаточно высокой стойкостью к действию кислот и других химических реагентов. Однако они недостаточно стойки к действию щелочей и концентрированных кислот; слоистые и волокнистые фенопласты отличаются, кроме того, повышенной механической прочностью.

Диэлектрические свойства. Фенопласты, как и все пластмассы, прекрасные диэлектрики в условиях использования постоянного и переменного тока.

Они широко применяются как высококачественные диэлектрики и в этом отношении являются очень хорошими материалами, которые используются в радиосвязи и др.

Цвет. Фенопласты хорошо окрашиваются в любые цвета. При использовании стойких красителей они могут долго сохранять его. На поверхности фенопластов могут быть нанесены рисунки, которые в процессе изготовления изделия покрываются прозрачной и прочной плёнкой. Это позволяет получать не только высококачественные имитации ценных пород дерева, или минералов, но и создавать новые декоративно-отделочные материалы.

Фенопласты пропускают лучи света в диапазоне волн и, в частности, ультрафиолетовую часть спектра, благодаря чему они значительно превосходят силикатное стекло.

Механические свойства. Фенопласты, как и все пластмассы, обладают хорошими механическими свойствами. В зависимости от состава и наполнителя могут быть получены твёрдые и прочные материалы или же гибкие высокоэластичные плёнки и волокна.

Существует ряд фенопластов, которые по своей прочности превосходят чугун и сталь.

Если взять так называемую весовую прочность, которая представляет собой отношение предела прочности к удельному весу, то для конструкционной стали она будет составлять примерно 1600кг, а для фенопластов - 1650кг.

Антифрикционные свойства. Многие фенопласты обладают высокими антифрикционными свойствами. Стойкость к истиранию у некоторых фенопластов при высоких удельных нагрузках в несколько раз превышает стойкость антифрикционной бронзы. Имеются фенопласты, которые могут работать без смазки в течении длительного периода времени.

Теплоизоляционные свойства. Все фенопласты, как правило, плохо проводят тепло. Их коэффициент теплопроводности равен 0,3 - 0,4 ккал/м·час^єС.

Адгезионные свойства. На основе фенопластов, как и пластмасс, изготавливают клей для металлов, дерева и других материалов. Особенно ценным свойством клеев на основе полимеров является их высокая адгезия к металлам.

Таблица 2

Показатели качества для некоторых фенопластов