Технология получения изделий из неметаллических материалов, часть 2, страница 22

Общие закономерности процесса

Пропитываемость наполнителя связующим описывается уравнением Дарси

V =А(2k П/h)1/2×(Р t)1/2           (6.1)

где V—прирост содержания смолы в пропитываемом материале, кг; А — площадь пропитываемой поверхности, м2; k — константа, кг2/(м4×с2); П — пористость наполнителя; h— вязкость пропитывающей жидкости, Па×с; Р — давление при пропитке. Па; t —время пропитки, с.

Пористость наполнителя П может быть определена по формуле

П = [(rв —rн )/ rн ]×100%,                   (6.2)

где rв и rн — плотность материала волокон наполнителя и самого наполнителя, кг/м3 .

Уравнение Дарси показывает, что для увеличения количества связующего, наносимого на наполнитель, требуется снижение вязкости пропитывающей жидкости, повышение пористости наполнителя, давления при пропитке и продолжительности пропитки.

При пропитке действуют две противоположные силы. Движущими силами являются капиллярное всасывание и внешнее давление, способствующее движению пропитывающей жидкости внутрь наполнителя. Противодействуют движению жидкости сопротивление течению в порах наполнителя и поверхностное натяжение жидкости.

Процесс пропитки может реализоваться только при условии смачивания наполнителя пропитывающей жидкостью.

В равновесных условиях этот процесс определяется соотношением поверхностных натяжений жидкость — воздух, наполнитель — воздух и наполнитель — жидкость:

cosq = (gн.в—gн.ж)/gж.в                   (6.3)

В нестандартных и неравновесных условиях для характеристики процесса смачивания используют изменение краевого угла смачивания во времени cosq =f(t).

Скорость заполнения капилляров (пор) может быть качественно охарактеризована уравнением Уошборна

                (6.4)

где dh/dt — скорость заполнения капилляра жидкостью, м/с; gж.в— поверхностное натяжение жидкости, Н/м; q — краевой угол смачивания; h — вязкость жидкости, Па×с; r — плотность жидкости, кг/м ; r — радиус капилляра, м; h — высота столба жидкости, м; g — ускорение силы тяжести, м/с2.