Фибра

Фибра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОЬЕЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик с с971978 (61) ol101H Te.1bH0 3BT. свид-ву (22) Заявлено 1!.05.81 (21) 3290486j29-12 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51) М. Кл. "

021 J!j00

Гасударственный комитет (53) УДК 676 872 (088.8) Оп1 бликовано 07.11.82. Бюллетень ¹ 41 ло делам изобретеиий и открытий

Дата опубликования описания 17.11.82 (72) Авторы изобретения

В. И. Крупин, И. С. Блинова. О. В. Зайцева, В. П. Кондратьев, Н. А. Бойцов и В. А. Зуева, --.-—, А

Всесоюзное научно-производственное объединение цел!йюлознос бумажной промышленности (71) Заявитель (54) ФИБРА

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству склеенной фибры, которая может быть использована для изготовления уплотнительных колец в гидравлических системах прессового оборудования, в качестве дугостойких элементов масляных выключателей и других деталей в машиностроении, электромашиностроении.

Фибра представляет собой твердый монолитный материал, изготовленный путем перга ментирования бумаги-основы растворами хлористого цинка или серной кислоты и соединения слоев друг с другом. Полученный слоистый материал затем промывают водой (выщелачивают) с целью удаления пергаментирующего реагента, сушат и прессуют. Фибра — долговечный и прочный материал, обладаюший высокими показателями сопротивления разрыву при растяжении, сопротивления излому, ударной прочности, износостойкости, маслостойкости, дугостойкости. При толшине фибры свыше 5 мм процесс выщелачивания очень длителен, в частности, при толшине фибры свыше 25 мм выщелачивание продолжается более 6 месяцев, что требует значительных производственных площадей и использования большого количества воды. Монолитнуlo фибру в практике мирового фибрового производства выпускают толщиной до 10 мм, в СССР— до 5 мм.

5 В технике находит применение фибра толщиной от 0,5 до 35 мм, поэтому для сокращения процесса получения фибры большой толшины применяют метод склеивания тонкой фибры. Так, известен способ получения фибры, заключающийся в том. что между слоями фибры прокладывают различныс материалы, пропитанш сс водными или спиртовыми растворами фенопластов, карбамидной или меламидной смолы. Этими материалами могут быть бумага, фанера, ткани из натуральных волокон, из целлюлозных волокон, из стекловолокна или из волокон синтетической смолы. Наложенные друг на друга слои прессуют при высокой температуре и высоком давлении (1) .

Недостатком этого способа является при20 сутствие промежуточного сдоя, прокладываемого между листами фибры, что приводит к созданию продукта неоднородного по структуре, а это, в свою очередь, сказывается на физико-механических свойствах фибры.

971978

98,5

Малотоксичная

1,5

Известна фибра, состоящая из спрессованных слоев пергаментированной бумаги и клеевой пленки между ними из фенолформальдегидной смолы (2t

Склеивание фибры в отечественной практике производят при помощи фенолоформальдегиднои смолы С-1. Применение смолы С-1 связано с большими трудностями: смола содержит значительное количество токсичных веществ: свободного фенола 2,5%; свободного формальдегида 1%, выделение которых увеличивается с повышением температуры, необходимым по технологическому процессу, достигая значений, превышающих предельно допустимые концентрации содержаний их в воздушной среде. Кроме того, в технологическом цикле склеивания смолой С-1 есть операция подсушивания в течение суток листов фибры с нанесенным клеевым слоем, что удлиняет технологический процесс, требует значительных производственных площадей, а также создания мощной вентиляционной системы для удаления выделяющихся при подсушке токсичных веществ: фенола и формальдегида. Основным недостатком фибры, склеенной известной фенолформальдегидной смолой С-1, является пониженная ударная прочность. Если ударная прочность монолитной фибры составляет 80- — 130 мНм/см2, то для склеенной фибры отечественного производства (смола

С-1) составляет лишь 50 — 60 мНм/м (кгсм/

/см ), а зарубежная склеенная фибра имеет еще более низкий показатель ударной прочности 20 — 40 мНм/м (кгсм/см ) . Показатель ударной прочности имеет важное значение при переработке фибры и эксплуатации фибровых деталей, так как фибра, как материал, обладающий высокой ударопрочностью, традиционно используется в жестких условиях переменных ударных нагрузок (высоковольтные выключатели, дугогасящие камеры и т, д.).

Цель изобретения — — получение склеенной фибры, имеющей повышенную ударопрочность при одновременном упрощении и удешевлении ее производства.

Указанная цель достигается тем, что фибра, состоящая из спрессованных слоев перга ментирова н ной бумаги и клеевой пленки между ними из фенолоформальдегидной смолы, содержит клеевую пленку, выполненную из фенолоформальдегидной смолы с содержанием свободного фенола и формальдегида 0,05 — 0,1%, полученной при исходном полярном соотношении фенола и формальдегида 1:2,5 путем четырехстадийной конденсации их в присутствии едкого патра, причем слои пергаментированной бумаги и клеевой пленки взяты в следующем соотношении, мас. %:

Пергаментированная бумага 87,5 — 98,5

Клеевая пленка 1,5 — -12,5 i 5

Полученный материал обладает высокой ударопрочностью, низким водопоглощением, все остальные физико-механические и электроизоляционные свойства соответствуют требованиям ГОСТ 14613-69. Применение малотоксичной фенолоформальдегидной смолы (марки СФЖ-3014), содержащей в 20 раз меньше токсичных веществ, чем применяемые в настоящее время смолы, не только резко улучшает санитарно-гигиенические условия труда при производстве склеенной фибры, но и при эксплуатации изделий из такой фибры, так как в этом случае не происходит выделения токсичных веществ: фенола и формальдегида.

Фибру, склеенную при помощи указанной фенолоформальдегидной смолы, получают следующим образом. Листы бумагиосновы из хлопковой или древесной целлюлозы пропускают через пергаментирующий раствор (например, водный раствор хлористого цинка с концентрацией 67 — 73% при

15 — 65 С), после чего все листы соединяют в один пласт при помощи нагретого вала при линейном давлении 7 — -8 кН/м (кгс/см) . 3aтем посредством промывки водой пергаментирующий агент удаляют, полученный продукт сушат при 40 — 120 С и прессуют при давлении 2 — 2,5 МПа (20 — 25 кгс/см ).

На полученные листы толщиной 1 — 5 мм наносят клеевой слой — фенолоформальдегидную смолу марки СФЖ-3014, на наружные листы клеевой слой наносят с одной стороны листа, на внутренние слои — с двух.

Затем листы фибры с нанесенными клеевыми слоями складывают в пакеты заданной толщины и прессуют при давлении 2,5—

3 МПа и 125 — 135 С. Время прессования устанавливают в зависимости от толщины пакета из расчета 2 мин на каждый миллиметр толщины. Охлаждение пакетов до 40—

50 С производят в прессе без снятия давления. При производстве склеенной фибры с применением указанной малотоксичной фенолоформальдегидной смолы ликвидируется одна операция — подсушка клеевого слоя после нанесения его на листы фибры в течение одних суток, требующая использования больших производственных площадей и удлиняющая технологический процесс.

Пример 1. На внутреннюю сторону листа фибры марки ФТ толщиной 5 мм наносят клеевой слой — фенолоформальдегидную смолу марки СФЖ-3014 и затем на него накладывают второй лист фибры с нанесенным на нижнюю сторону клеевым слоем. Получают пакет толщиной 10 мм с соотношением, мас. %

Перга ментированная бумага

Клеевой слой (пленка)

Фенолоформальдегидная смола

971978

Таблица 1

Фибра

Показатели склеенная смолой

C-1 известная(прототип) склеенная

С ф) <- 30 1 4 (предлагаемая) 61

5,2

5,0

11,0

11,2

70,5

70,0

Плотность, г/см

1,32

1,30

2,7 10"

2,9 10п

0,05

3,0

Пакет помещают в гидравлический пресс.

Прессование производят при 130 С, удельном давлении 2,2 МПа в течение 20 мин.

В табл. 1 даны технические показатели качества полученной фибры в сравнении с фиброй, склеенной смолой С-1.

Как следует из данных табл. 1, ударопрочность, характеризуемая величиной ударного поперечного изгиба, фибры, склеенной малотоксичной фенолоформальдегидной cMQУдарный поперечный изгиб, мНм м2

Прочность клеевого шва, МПа

Водопоглощение, Предел прочности при растяжении, МПа

Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом см

Содержание свободного фенола и формальдегида,В

Пример 2. Собирают пакет из трех листов фибры марки ФКДГ толщиной 5 мм с нанесенным клеевым слоем, состоящим из малотоксичной фенолоформальдегидной смолы марки СФ7К-3014, на наружных листах с одной стороны, а на внутреннем — с двух сторон в соотношении, мас. %..

Пергаментированная бумага 98 лой резольного типа, на 15 /о выше, чем у обычной склеенной фибры (70 против 61 Нм/

/м ). Остальные физико-механические показатели остаются на том же уровне, в пределах допустимых колебаний, либо несколько лучше. Водопоглощение меньше (11,0/р против 11,2 /0), г плотность больше (1,32 г/см против 1,30 г/см ), содержание свободного фенола и формальдегида в готовом продукте значительно уменьшается (0,05О/р против 3,0/p).

Кчеевая пченка Малотоксичная

Фенолоформальдегидная смола 2

Полученный пакет помещают в гидравлический пресс. Прессование производят при

135 С, удельном давлении 2 5 МПа в течение 30 мин. Результаты анализа полученной фибры приведены в сравнении с прототипом в табл. 2.

971978

Таблица 2

Фибра

Показатели

78

4,8

4,6

8,6

8,1

67,5

73,5

Плотность, г/смЗ

1,30

1,30

",0 10

4,0 10

0,1

3,0

Фибра склеенная

СФБ 3014 (предлагаемая) склеенная смолой C-1 (известнаяпрототип) Показатели

4,7

5,2

Ударный поперечный изгиб, мНм м

Прочность клеевого шва, Mfla

Водопоглощение, Предел прочности при растяжении, МПа

Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом см

Содержание свободного фенола и формальдегида, 4

Анализируя данные, представленные в табл. 2, можно сделать вывод о значительном повышении ударопрочности материала, полученного склеиванием фибры малотоксичной фенолоформальдегидной смолой

СФЖ,-3014 íà 34% (78 против 56 — " мам-) при сохранении всех прочих показателей фибры на высоком уровне. Та к, водопоглощение снижает с 8,6 до 8,1%, предел прочности при растяжении повышает с 67,5 до 73,5 МПа, резко снижается содержание свободного фенола и формальдегида в готовом продукте с 3 до 0,1%.

Пример 3. Набирают пакет из 10 листов фибры марки ФТ толщиной 1 мм с нанесенным клеевым слоем из малотоксичной феноУдарный поперечный изгиб, мНм м2

П роч ност ь клее вого LUBa, НПа склеенная смолой склеенная

С-1 (известная — СФЖ-3014 прототип) (предлагаемая) лоформальдегидной смолы марки СФ7К-3014 на наружные листы с одной стороны, на остальные — с двух сторон в соотношении, мас. %:

Пергаментированная бумага 76,5

Клеевая пленка Малотоксичная

Фенолоформальдегидная смола 12,5

Полученный пакет переносят с гидравлический пресс, где при 125 С, удельном давлении 3 МПа в течение 20 мин производят прес40 сование фибры, в результате которого образуется продукт, физико-механические показатели которого представлены в табл. 3 в сравнении с прототипом.

Таблица 3

971978

Продолжение табл. 3

Фибра

Показатели склеенная смолой С-1 (известная прототип) склеенная

СФЖ-3014 (предлагаемая) 11,8

Водопоглощение, 11,0

74,5

73,5

Плотность, г/см

1,33

Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом см

3,2 10

3 10

0,1

Формула изобретения

Фибра, состоящая из спрессованных слоев пергаментированной бумаги и клеевой пленки между ними из фенолоформальдегидной смолы, отличаюи4аяся тем, что, с целью повышения ударопрочности фибры, упрощеЗ5 ния и удешевления ее производства, клеевая пленка выполнена из фенолоформальдегидной смолы с содержанием свободного фенола и формальдегида 0,05 — 0.1 /о, полученной при исходном молярном соотношении фенола и формальдегида 1:2,5 путем четырех40 стадийной конденсации их в присутствии едкого патра, причем слои пергаментированной бумаги и клеевой пленки взяты в следующем соотношении, мас. %. пергаментированная бумага 87,5 — 98,5 и клеевая пленка, указанная выше 1,5 — 12,5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Бельгии Л 623775, кл. С 08 1, 1963.

2. Васильев 3. Н. и др. Производство фибры. Гослесбумиздат. М.-Л., 1959, с. 96 (прототип).

Составитель О. Маслаченко

Редактор Т. Парфенова Техред И. Верес Корректор Л.Ференц

Заказ 8040/! 4 Тираж 398 Подп исное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предел прочности при растяжении, ИПа

Содержание свободного фенола и формальдегида, Представленные данные убедительно доказывают, что получение склеенной фибры при использовании в качестве клеевой пленки малотоксичной фенолоформальдегидной смолы с содержанием свободного фенола и формальдегида до 0,1о/о дает материал, характеризуюшийся хорошими физико-механическими показателями, а именно: высоким значением предела прочности при растяжении, плотности, удельного объемного электрического сопротивления, прочности клеевого шва и низким водопоглощением. Следует обратить внимание на повышение такого показателя как ударный поперечный изгиб, который на 27% выше (74 против 59 MHM ), чем у фибры, склеенной смолой С-1.

Освоение производства фибры, склеенной малотоксичной фенолоформальдегидной смолой (содержание токсичных продуктов в свободном состоянии в 20 — 30 раз меньше, чем в прототипе) позволяет получить значительный экономический эффект за счет удешевления применяемой клеевой пленки. Цена 1 т предлагаемой смолы на 710 р ниже используемой в настоящее время смолы С-1, ее расход на 30 /р меньше, чем смолы С-1. Кроме того, уменьшается отбраковка фибры. Суммарный экономический эффект на 1 т фибры составляет около 180 р. При переработке фибры на детали и при их эксплуатации существенно повышается качество склеенной фибры и соответственно увеличивается срок службы изделий.