Технологическая схема процесса изготовления стеклопластиковой арматуры

На рис. 5 представлена схема разработанной в ИСиА Госстроя
БССР опытной технологической линии ТЛ-СПА-2 для производства стеклопластиковой арматуры.
Процесс производства арматуры начинается со сматывания из магазина 1 первичной
стеклянной нити с бобин или жгута из стеклянного волокна с поковок.
Следует отметить, что при изготовлении арматуры из первичного волокна прочность ее за счет меньшей разнодлинности
отдельных элементарных волокон выше прочности арматуры,
изготовляемой из жгута. Однако при этом число бобин, располагаемых в магазине со стеклянным волокном, значительно
 больше, чем поковок со жгутом, что существенно усложняет процесс
контроля за обрывом нитей. Например, для изготовления арматуры диаметром 6 мм из первичной нити в 400 сложений в мага­
зине должно быть расположено 1300 бобин, а из жгута в 60 сложений из этой же нити — только 22 поковки.

При изготовлении арматуры из первичной нити после сматывания с бобин волокно проходит через натяжители 2 для устранения
разнодлинности нитей. При изготовлении арматуры из жгута
разнодлинность волокна устраняется путем притормаживания
поковок при их вращении. При этом на всех поковках устанавливается примерно равное усилие натяжения сматываемого
жгута — около 10 ... 15 Н на жгут.
После сматывания волокно распределяется в тонкую ленту
шириной до 80 мм и направляется в электрическую печь 3 для
удаления замасливателя с поверхности и из микродефектов
волокна при температуре около 200°С. Затем тонкая лента из
стеклянного волокна поступает в ванну 4 со связующим для
пропитки волокна полимером. Ванна заполняется полимерным
связующим, разбавленным спиртацетоновой смесью для
уменьшения его вязкости и, как следствие, улучшения пропитки волокна. Ванна подогревается. Температура связующего в ванне 30°С.
В ванне лента в процессе движения захватывает связующее на
свои плоскости. При их загибе на полированной металлической
колодке, установленной при выходе из резервуара, происходит
принудительное вдавливание полимера в натянутую, слегка напряженную ленту из стеклянного волокна.
После пропитки связующим лента направляется в электрическую печь 5 для удаления летучих компонентов (спирта и
ацетона) из связующего. Удаление летучих производится при
температуре 80 ... 90°С, после чего при той же температуре
осуществляется горячее формование поперечного сечения стержня.
В формовочном узле 6 последовательно расположено пять-семь
фильер с постепенно уменьшающимися диаметрами отверстий.
Обжатие ^арматурного стержня в последовательно установленных
фильерах обеспечивает получение плотной структуры стеклопластикового арматурного стержня.
Для качественного уплотнения арматурного стержня отверстиям в фильерах по их длине

придана коническая форма. Установлено, что при выходе незаполимеризованного арматурного стержня из фильеры диаметр
его несколько увеличивается, поэтому диаметр отверстия каждой
последующей фильеры на входе несколько больше, чем на выходе
в предыдущей (рис. 6). Каждая фильера в формовочном узле
имеет автономный регулируемый электронагрев.
За формовочным узлом расположен обмотчик 7 (см. рис.5),
в котором производится спиральная обвивка "сырой” заготовки
стержня крученой нитью из стеклянного волокна, пропитанной
связующим. При обмотке нить натянута с определенным усилием,
благодаря чему она вдавливается в тело стержня. За счет этого
арматура получает дополнительное уплотнение. Стержень, обвитый спиральной нитью, приобретает периодический профиль,
который в дальнейшем обеспечивает надежное, сцепление арматуры с бетоном. Шаг спирали обвивочной нити устанавливается
в пределах 2 ... 4 мм и зависит от диаметра арматуры.
После придания арматуре периодического профиля она поступает в электропечь 8 для полимеризации связующего.
И зоне полимеризации устанавливается плавно повышающийся температурный режим
 от 90 до 180°С. В конце зоны температура постепенно
снижается до 50 . . . 60°С. Следует отметить, что температурный
режим в зоне полимеризации зависит от диаметра арматуры, скорости протяжки, длины зоны полимеризации, вида связующего.
Необходимость плавного изменения температурного режима
в процессе полимеризации связующего определяется следующими соображениями. При поверхностном
нагреве арматурного стержня резкое повышение либо снижение температуры окружающей среды вызывает нежелательные
температурные напряжения в поперечном сечении арматуры. При этом наблюдаются
неравномерность температурных деформаций в материалах, составляющих стеклопластик, и, как следствие, нарушение
структурной целостности связующего на контакте полимерволокно. В результате этих явлений в связующем могут образоваться
мелкие трещины.
Тонкая арматура диаметром до 8 мм после прохождения зоны
полимеризации при помощи ведомого поворотного колеса направляется в вертикальный участок технологической линии для
нанесения на ее поверхность пленочных полимерных покрытий с
целью повышения коррозионной стойкости арматуры при воздействии агрессивных сред. При этом случайно оставшиеся поры и
каналы в арматурном стержне перекрываются тонкими пленками, которые препятствуют прониканию агрессивных сред к
стеклянному волокну, расположенному в теле арматуры.
На стержень, расположенный горизонтально, пленочное покрытие постоянной толщины по всему периметру стержня
нанести невозможно, так как в начале процесса полимеризации будет
происходить стекание связующего, в результате чего толщина
пленки по периметру стержня будет неравномерной. В связи с
этим для нанесения пленочных покрытий в технологическом
процессе изготовления арматуры устраивается вертикальный участок.
Для нанесения пленочных покрытий в вертикальном участке
линии последовательно располагаются резервуары со связующим 9 и 11.
В днищах резервуаров для предупреждения вытекания связующего монтируются резиновые уплотняющие фильеры.
Стержень, пройдя резервуар, направляется в вертикальные
печи 10 и 72, в которых пленочное покрытие полимеризуется.
Для надежной защиты стержня наносятся два пленочных покрытия.
В технологическом процессе изготовления стеклопластиковой арматуры обеспечиваются автоматический контроль и
регулирование температурного режима во всех обогреваемых
узлах технологической линии с точностью ±1,5°С. После нанесения и полимеризации покрытий тонкая проволочная арматура
сматывается на барабан 13.
Арматурные стержни диаметром 10 мм и более с менее развитой относительной поверхностью и, как следствие,
более коррозионностойкие, пройдя печи полимеризации, расположенные в
горизонтальном участке технологической линии, траковым тянущим устройством 14 направляются на стол с дисковой пилой
15 для резки стержней, а затем стержни требуемой длины поступают на склад арматуры 16.
Управление траковым тянущим устройством, узлом обмотки
и барабаном для сматывания арматуры выносится на центральный пульт.
Скорости протяжки арматуры и шага обмотки стеклянной нитью регулируются также с пульта управления технологической линии.
Резка арматурных стержней больших диаметров
выполняется автоматически. Процесс автоматизации резки арматуры заключается в следующем. На заданном расстоянии, равном
требуемой длине арматурных стержней, устанавливается концевой пускатель 17.
Стержень, направляемый траковым устройством, концом упирается в пускатель, включает электродвигатель
дисковой пилы 15, которая отрезает стержень необходимой длины (например, 6, 12, 18, 24 м ). Во время резки стержня диск
пилы перемещается траковым устройством со скоростью протяжки стержня.
В технологической линии может быть предусмотрена одновременная параллельная протяжка нескольких арматурных стержней
 через все узлы технологической линии. Таким образом, технологическая линия может быть одноканальной
или многоканальной.
Благодаря автоматизации процесса производства арматуры и
одновременной протяжке стержней по нескольким параллельным
каналам увеличивается производительность линий, сокращаются
число обслуживаемого персонала и потребление электроэнергии.
При проектировании технологических линий число каналов не следует принимать более десяти.
В противном случае магазин со стекловолокном будет очень большим, ширина линии окажется более
1 м, поэтому обслуживание технологической линии значительно
усложнится.
Как следует из изложенного выше, технологический процесс
изготовления арматуры состоит из относительно большого числа
последовательных операций, причем многие из них направлены на
получение плотной структуры стеклопластика. К числу таких
операций следует отнести равномерное натяжение стекложгута, принудительную запрессовку полимера в тонкие ленты из
стеклянного волокна, удаление части летучих компонентов до
начала процесса полимеризации, повышение плотности структуры
стержня путем многоступенчатого горячего формования, дополнительное уплотнение стержня спиральной обмоткой
и обеспечение плавного температурного режима полимеризации связующего.
За счет повышения плотности структуры значительно снижается водопоглощение арматуры и, как следствие, повышается
ее химическая стойкость. Повышение прочности и модуля упругости арматуры в технологическом процессе достигается также
за счет повышения числа стеклянных волокон и устранения их разнодлинности.