0
Листы и плиты из термопластов чаще всего изготовляют каландрированием — вальцеванием на многовалковых прокатных станках. Вальцеванием на профильных валках изготовляют также гофрированные листы для сотопластов. Фасонные изделия из листов получают прессованием в матрицах жестким или упругим пуансоном (воздухонаполненным резиновым мешком).
Широкое применение получил способ пневматического и вакуумного формования. При пневматическом формовании листовую заготовку, нагретую до пластического состояния, зажимают по периметру матрицы, после чего давлением сжатого воздуха осаживают заготовку на матрицу. При вакуумном формовании внутри матрицы создают вакуум, в результате чего заготовка втягивается в матрицу, облегая ее поверхность. Таким способом изготавливают фасонные крышки, открытые резервуары, обтекатели и другие тонкостенные изделия.
Прессование
Прессование применяют для изготовления фасонных изделий из реактопластов и отверждаемых термопластов. Исходным материалом служат таблетки, гранулы, крошка; для изделий с порошковыми наполнителями — пресс-порошки. Процесс осуществляют в пресс-формах, состоящих из матрицы и пуансона. Формовка производится при повышенной температуре (пресс-формы нагревают), обеспечивающей отверждение материала.
В матрицу засыпают мерное количество предварительно подогретого пресс-материала, после чего к пуансону прикладывают механическое или гидравлическое усилие и подвергают изделие кратковременной выдержке в форме под постоянным давлением, в результате чего происходит отверждение материала. Затем пуансон отводят; а затвердевшее изделие из матрицы удаляется выталкивателями.
Режимы формования (температура предварительного подогрева, температура и давление прессования, продолжительность выдержки) зависят от рецептуры пресс-материала, от размеров и конфигурации изделия и подбираются опытным путем. Обычно температура предварительного подогрева 130—180°С, температура прессования 200—220°С, давление прессования 10—30 МПа, продолжительность выдержки 15—30 с.
В настоящее время применяют полностью автоматизированные многопозиционные роторные прессовые агрегаты с автоматическим высокочастотным подогревом, производительность которых 100 прессований в минуту и выше.
Точность размеров детали зависит от точности изготовления матрицы и пуансона, точности дозирования пресс-материала и от соблюдения режимов прессования.
Качество поверхности деталей высокое. При надлежащей отделке оформляющих поверхностей матрицы и пуансона (хромирование, полирование) можно получить поверхность шероховатостью Ra = 0,080—0,160 мкм.
Получение изделий из реактопластов
Для изготовления изделий из реактопластов, как правило, используют прессование, а также намотку, протяжку, прокатку и (сравнительно реже) некоторые методы литья.
Пресс-порошки, волокниты, стекловолокниты перерабатывают в изделия методом прессования, заключающимся в пластической деформации материала при одновременном воздействии теплоты и давления с последующей фиксацией формы изделия.
При прессовании материал превращается в расплав, который уплотняется, заполняет формующую полость пресс-формы и отверждается. В процессе уплотнения происходит сближение частиц до такого расстояния, что между ними возникают силы межмолекулярного взаимодействия, в результате чего образуется компактное тело, которое затем подвергается объемному сжатию.
Основными параметрами технологического процесса прессования являются температура прессования, давление и время выдержки деталей под давлением в пресс-форме.
Например, для реактопластов на основе фенолоформальдегидной смолы (пресс-порошки, волокниты, стекловолокниты и другие) температура прессования составляет 140…160 °С, давление прессования— 25…55 МПа, выдержка при прессовании — 1…2,5 мин на 1 мм толщины детали. Давление прессования и время выдержки на 1 мм толщины для конкретных изделий устанавливают экспериментально, а температура прессования может быть определена аналитически. При этом большое давление прессования ограничивает возможные размеры изделия.
Следует отметить, что необходимость нагрева материала и его выдержки под давлением приводит к повышению трудоемкости изготовления деталей. Средняя трудоемкость изготовления одной детали методом прессования составляет 20 минут. Для снижения трудоемкости применяют таблетирование материала и предварительный его подогрев в термостатах токами высокой частоты или на плитах пресса. Это позволяет в 2…3 раза сократить время выдержки под давлением и на 50 % снизить давление, а также уменьшить износ пресс-форм и улучшить свойства изделия.
Различают прямое (компрессионное), литьевое и штрангпрессование.
Прямое прессование осуществляют в открытых, закрытых и полузакрытых пресс-формах (рис. 11). Открытые пресс-формы. состоят из матрицы 1, пуансона 2 и выталкивателя 4 (рис. 11, а). Эти пресс-формы просты в изготовлении, имеют небольшую массу, низкую стоимость и используются для получения изделий несложной формы из реактопластов, формования резиновых изделий, а также некоторых деталей из слоистых пластмасс. Изделия, формованные в открытых пресс-формах, имеют невысокую точность размеров по высоте, которые зависят от толщины грата, образующегося в плоскости разъема. Такие пресс-формы требуют применения предварительно уплотненного материала (например, таблетированного), поскольку объем навески материала часто больше объема открытой полости матрицы. Исключение составляют резиновые смеси, плотность которых близка к плотности изделия.
Пресс-формы закрытого типа (рис. 11, б) имеют загрузочную камеру и вытекание материала из формовочной полости в них практически исключено. Эти пресс-формы требуют точной подгонки пуансона и матрицы. Они дорогостоящи, быстро изнашиваются и используются для изготовления глубоких тонкостенных изделий из трудно формуемых волокнистых или слоистых материалов.
Рис. 11. Схемы пресс-форм прямого прессования: а — открытая пресс-форма; б — закрытая; в — полузакрытая; 1 — матрица; 2 — пуансон; 3 — изделие; 4 — выталкиватель; 5 — избыточный материал
Пресс-формы полузакрытого типа (рис. 11, в) имеют большую площадь загрузочной камеры, чем площадь горизонтальной проекции формуемого изделия, что препятствует вытеканию материала из незамкнутой пресс-формы. Кроме того, между пуансоном и матрицей имеется гарантированный зазор для вытекания избытка материала, величина которого значительно меньше, чем при использовании пресс-форм открытого типа. Эти пресс-формы имеют наибольшее распространение.
Литьевое прессование применяется для изготовления деталей сложной конфигурации с металлической арматурой и малой толщиной стенок. При литьевом прессовании (рис. 12) материал пластифицируется в загрузочной камере и по литниковому каналу поступает в формующую часть пресс-формы. Материал в пластичном состоянии не сдвигает металлическую арматуру и легко проникает в узкие полости пресс-формы. Высокая стоимость пресс-форм и повышенный расход материала являются недостатками такого прессования. Для повышения производительности метода прессования порошкообразных и волокнистых пластмасс используют многогнездные пресс-формы, роторные автоматические линии и другие специализированные автоматические установки.
Рис. 12. Схема пресс-формы литьевого прессования: 1 — матрица; 2 — выталкиватель; 3 — изделие; 4 — пуансон; 5 — загрузочная камера; 6 — пуансон загрузочной камеры
Для изготовления профильных изделий из пресс-порошков и асбоволокнита применяют штранг-прессование, которое заключается в выдавливании материала через пресс-форму с открытым входным и выходным отверстиями или через специальную головку. Штрангпрессование занимает промежуточное положение между прессованием и экструзией. Уплотнение материала при этом достигается за счет разницы в площадях пуансона и выходного отверстия матрицы. Например, для реактопластов площадь пуансона в 3,5…5 раз больше, чем площадь выходного отверстия матрицы.
Штранг-прессование осуществляется на горизонтальных прессах, поршни которых медленно совершают рабочий ход и быстро возвращаются в исходное состояние. Этот метод используют также при переработке фторопластов и для изготовления массивных стержней и толстостенных труб из жесткого поливинилхлорида.
Листовые материалы — текстолит, асботекстолит, стеклотекстолит, гетинакс, древесно-слоистые пластики получают прессованием на многоэтажных прессах. Наполнители в виде ткани (хлопчатобумажной, асбестовой, стеклянной), бумаги, древесного шпона пропитывают связующим веществом (фенолоформальдегидная, эпоксидная и другие смолы) и подсушивают. Листы наполнителя укладывают между полированными металлическими листами. Получающиеся пакеты помещают между плитами пресса, нанеся перед этим смазку между металлическими листами. Под влиянием температуры и давления связующее вещество расплавляется, а затем отверждается, образуя из отдельных листов монолитный материал. После выдержки под давлением пакеты охлаждают до температуры 30…40 °С, извлекают из пресса и обрезают облой.
Для переработки стеклопластиков в изделия используют следующие методы: контактный; формование с резиновым чехлом; формование с упругим пуансоном или матрицей; пресс-камерный; компрессионное прессование и др.
При контактном методе используют стеклоткани и полиэфирную или эпоксидную смолу, которая способна отверждаться при комнатной температуре без давления за счет введения специальных веществ — полиэтиленполиамина (для эпоксидной смолы), а также нафтената кобальта и гидроперекиси кумола (для полиэфирной смолы). После введения отвердителей жизнеспособность связующего, т. е. время до образования сшитой структуры макромолекул, составляет около 4 часов. За это время вся порция приготовленной смолы должна быть переработана. Для осуществления контактного метода необходима модель, повторяющая конфигурацию и размеры изделия. С целью предотвращения сцепления стеклопластика с моделью ее покрывают разделительным слоем, для создания которого используют технический вазелин, пленку, поливиниловый спирт. Пропитанную смолой стеклоткань укладывают на модель и прикатывают роликом для устранения пустот и неровностей. Число слоев стеклоткани определяется необходимой прочностью изделий. При использовании одного слоя стеклоткани марки ТЖС-0,7 достигается толщина изделия около 1 мм. Для получения товарного вида изделия рекомендуется применять стеклоткань, имеющую более мелкое переплетение. При этом время отверждения составляет около 48 часов. После отверждения изделия его снимают с формы.
Контактный метод прост и не требует высококвалифицированного труда, но является трудоемким. Кроме того, за счет неполного отверждения связующего вещества и малого давления в ряде случаев изделия имеют недостаточную прочность.
Этот метод используют при мелкосерийном производстве для изготовления крупногабаритных изделий сложной конфигурации (кузова спортивных автомобилей, детали легковых автомобилей, лопатки вентиляторов, мелкие суда, шлюпки, лодки, катера).
При формовании изделий с резиновым чехлом, резиновым пуансоном или матрицей снижается трудоемкость изготовления изделий и повышается их качество (по сравнению с контактным способом).
Формование с резиновым чехлом заключается в том, что модель с уложенной на нее пропитанной смолой и подсушенной стеклотканью покрывают тонкой металлической оболочкой и резиновым чехлом, который герметически прижимается к модели. Из полости между чехлом и пакетом стеклоткани откачивают воздух. За счет разницы между атмосферным давлением и разрежением осуществляется формование. Давление формования при этом составляет 0,05…0,09 МПа. Нагрев изделия в этом случае производится электронагревателями, установленными в стенках формы или в термошкафу. Для повышения давления формования до 0,3…2,5 МПа используют автоклав.
При прессовании с упругим пуансоном или матрицей давление распределяется более равномерно, чем при металлическом пуансоне. При этом пакет приготовленной стеклоткани укладывают в матрице или на пуансон, нагревают и под давлением прессуют.
Пресс-камерный способ переработки стеклопластиков рассмотрим на примере изготовления крупногабаритной лопатки осевого вентилятора. Пресс-форма для такой лопатки состоит из двух половин, которые устанавливают на пресс, обеспечивающий необходимые давление и температуру. В нижнюю часть пресс-формы укладывают пакет стеклоткани, предварительно пропитанной смолой и подсушенной для удобства работы. На стеклопакет насыпают гранулированный пенопласт, сверху которого укладывают еще один пакет стеклоткани и опускают верхнюю половину пресс-формы. Имеющиеся в пресс-форме режущие кромки перерезают излишки стеклоткани по периметру изделия. Под влиянием теплоты пенопласт вспенивается, его объем увеличивается в несколько раз и развивается избыточное давление, которое формирует оболочки лопатки. Изделие получается с большой точностью, с хорошей чистотой поверхности и с внутренним пенопластовым сердечником.
Схема намотки стеклопластиковых изделий приведена на рисунке 3.13. Намотку различают «мокрую» и «сухую».
При «мокрой» намотке стекложгут, сматываясь с бобины 1, пропитывается связующим в ванне 2 и наматывается на оправку 4 (рис. 13). При «сухой» намотке стеклонаполнитель пропитывается смолой под давлением после намотки.
Рис. 13. Схема намотки стеклопластиковых изделий: 1 — бобины со стекложгутом;2 — ванна со связующим; 3 — обжимные валики; 4 — оправка
Существуют различные схемы намотки стеклонаполнителя. При этом наиболее распространенными являются спиральная намотка и продольно-поперечная.
Спиральная намотка осуществляется при вращении оправки и возвратно-поступательном движении каретки. При продольнопоперечной намотке стекложгут с помощью специальных устройств укладывается на оправку по образующей цилиндра и по кольцу. Продольно-поперечная намотка обеспечивает максимальную прочность изделия. Так изготовляют трубы, цистерны, баки, сопловые раструбы и корпуса двигателей для ракет и др.
Методом протяжки изготовляют профильные изделия (трубки, стержни, уголки и т. д.). Стекложгут или стеклонити сматывают с бобин, пропитывают связующим веществом в ванне, собирают в пучок и протягивают через формующую головку. Здесь изделию придается форма и осуществляется его частичное отверждение. Для более полного отверждения изделие помещают в термокамеру.
Методом прокатки изготовляют плоские и гофрированные листы из стеклопластика. Стекломат или стеклоткань пропитывают смолой в ванне, затем отжимными валиками удаляют избыток смолы. Пропитанные листы покрывают целлофаном, спрессовывают и отверждают при пропускании их через обогреваемые валики.
Для изготовления некоторых изделий из стеклопластика используют компрессионное прессование с применением открытых прессформ.
Сравнительно реже для переработки реактопластов используют литье под давлением, так как в случае малейшего нарушения технологического режима они могут затвердевать в цилиндре, вызывая длительную остановку машины.
Методы центробежного и свободного литья иногда применяют для изготовления изделий из эпоксидных и полиэфирных смол холодного отверждения с наполнителями.
Литье под давлением
Литье под давлением применяют для формования термопластов. Исходный материал (гранулы, таблетки) подвергают нагреву до полного размягчения. Литьевая масса жидкотекучей консистенции подается в обогреваемый цилиндр, откуда выдавливается поршнем через литниковые каналы в охлаждаемые металлические формы. После охлаждения и затвердевания пресс-форма раскрывается, и отливки удаляются выталкивателями. Литники и заусенцы, образующиеся в полости разъема формы, обрубают и зачищают. Температура размягчения литьевой массы зависит от ее состава. Давление прессования 100—150 МПа. Температура формы 20—40°С.
Литье под давлением более производительно и обеспечивает более высокое и равномерное качество изделий, чем прессование. Можно получить поверхность шероховатостью Ra = 0,02—0,04 мкм.
Современные литьевые машины с многопозиционными формами, с полностью автоматизированным рабочим процессом имеют производительность до 200 отливок в минуту.
Для устранения внутренних напряжений и увеличения однородности структуры отливки подвергают нормализации: нагрев без доступа воздуха (обычно в минеральном масле) при 140—160°С в течение 1,5—2 ч с последующим медленным охлаждением.
Экструзия
Экструзионное формование применяют для изготовления из термопластов прутков, труб, шлангов, плит, пленок, фасонных профилей (поручней, плинтусов и т. д.). Процесс осуществляется на шнековых прессах непрерывного действия (экструдерах). Литьевая масса подается через загрузочный бункер в обогреваемый цилиндр шнека, подхватывается витками шнека (в свою очередь подогреваемого) и перемещается вдоль цилиндра, подвергаясь перемешиванию и уплотнению. Уплотнение массы достигается уменьшением шага или высоты витков шнека. На выходном конце цилиндра устанавливают фильеру с отверстием, соответствующим форме поперечного сечения изделия. Отформованное изделие, выходящее непрерывным жгутом из фильеры, охлаждается. После затвердевания его режут на куски необходимой длины.
В последнее время для подогрева литьевой массы используют тепло, возникающее в результате трения массы о стенки цилиндра и витки шнека («адиабатическое экструдирование»). При этом методе упрощается конструкция пресса и повышается экономичность процесса.
Метод экструзии широко применяют для нанесения изолирующих оболочек на проводники, кабели и т. д. Проводники, подлежащие покрытию, подаются из бунта через центральное отверстие в шнеке и в фильере обволакиваются литьевой массой.
Для изготовления пленок на выходном конце пресса устанавливают угловую головку. Заготовка выходит из фильеры в виде тонкостенной трубы, поворачивается под углом 90°, раздувается сжатым воздухом до получения стенок необходимой толщины и поступает в клиновидный зазор между двумя бесконечными лентами, где сплющивается. Образующаяся двойная лента подается вытяжными валками на разрезание.
Из труб, получаемых экструзией, изготовляют (методом раздува в формах) пустотелые изделия (флаконы, бутылки, фляги и пр.). Днище изделий заваривают.
Формование стеклопластов
Малогабаритные изделия из стеклопластов получают горячим прессованием в металлических формах. Для изготовления крупногабаритных изделий этот способ неприменим, так как требует мощного прессового оборудования и изготовления дорогостоящих и громоздких пресс-форм.
Крупногабаритные оболочковые конструкции чаще всего изготовляют методом набрызгивания на модель приведенного в вязкотекучее состояние пластика вместе со стеклянным волокном. Пластик и нарубленное волокно подают в нужной пропорции в распылитель. Выходящую из распылителя струю наносят на модель до образования слоя нужной толщины.
Позитивные модели, воспроизводящие внутренний контур изделия, применяют в случаях, когда надо получить гладкую и точную внутреннюю поверхность. Негативные модели, воспроизводящие наружный контур изделия, применяют для получения чистой и точной наружной поверхности.
При изготовлении изделий из пластиков холодного отверждения, модели делают из дерева, гипса, цемента, а также из термореактивных пластиков. При горячем отверждении применяют металлические подогреваемые модели. Поверхность нанесенного на модель слоя уплотняют прокатыванием роликами или опрессовкой сжатым воздухом через эластичный чехол из термостойкой резины или упругого силикопласта. После отверждения поверхность изделия зачищают, грунтуют и покрывают отделочным синтетическим лаком.
Точность размеров изделий, получаемых методом набрызгивания, невелика. У крупногабаритных деталей разность в размерах может достигать нескольких миллиметров. Прочность таких изделий уступает прочности изделий, прессуемых под высоким давлением.
Для изготовления полых деталей, имеющих форму тел вращения (трубы, конусы и т. д.), применяют метод намотки на вращающуюся оправку непрерывных прядей стеклянного волокна, пропитанных синтетиком. Прядепитатель устанавливают на суппорте, совершающем возвратно-поступательное движение относительно оправки. Намотку обычно выполняют наперекрест несколькими слоями. Наматываемые слои уплотняют роликами.
При изготовлении высокопрочных плит с ориентированным волокном намотку производят на барабан большого диаметра, разрезают еще неотвердевшую обмотку по образующей, расправляют и подвергают прессованию в плоских или фигурных штампах.
Получение изделий из термопластов
Для изготовления изделий из термопластов, как правило, используют:
- литье под давлением;
- центробежное литье;
- свободное литье;
- экструзию (выдавливание);
- раздувку;
- формование (вакуумное и пневматическое);
- штамповку.
Литье под давлением является наиболее распространенным и высокопроизводительным методом получения конструкционных деталей из термопластов. Литье под давлением осуществляется на литьевых машинах (рис. 7) и заключается в размягчении материала в цилиндре 4 за счет нагрева нагревателями 8 и перемешивания шнеком 5 до вязкотекучего состояния. При поступательном движении шнека материал через сопло 6 под давлением впрыскивается в литьевую форму 7, где он охлаждается и застывает, повторяя конфигурацию формы.
Рис. 7. Схема шнековой литьевой машины: 1 — гидравлический цилиндр; 2 — привод; 3 — бункер; 4 — цилиндр; 5 — шнек; 6 — сопло; 7 — литьевая форма; 8 — нагреватели
Литьевая форма состоит из правой (неподвижной) и левой (подвижной) частей. При размыкании формы ее левая часть (пуансон) с изделием отходит влево и после соприкосновения с выталкивателем изделие падает в приемный лоток. Весь процесс (от подачи гранул материала до транспортировки готового изделия) может быть автоматизирован. Наряду со шнековыми литьевыми машинами для переработки термопластов применяют поршневые литьевые машины, в которых перемешивание материала осуществляется в меньшей степени.
Режимы переработки термопластов подбирают в зависимости от вида материала и конструкции изделия. При переработке термопластов в изделия применяют следующие удельные давления: 7…20 МПа (для полиэтилена), 15…80 МПа (для капрона), до 150 МПа (для полистирола). При этом на выходе из сопла температура материалов должна быть соответственно 175…260 °С, 200…280 °С, 150…215 °С. Температуру литьевой формы поддерживают соответственно 45…60 °С (при переработке полиэтилена), 50…135 °С (капрона), 25…40 °С (полистирола).
Необходимость относительно высокого давления при этом методе переработки объясняется следующим. Переход материала в зону высокой текучести наступает при сравнительно высокой температуре, когда возможно появление брака. Поэтому термопласты формуют в условиях ограниченной текучести, а ее недостаток компенсируют большим давлением. Кроме того, плотность материала в расплаве мала (в охлажденном состоянии она выше за счет появления кристаллической фазы). Поэтому возможна нежелательная усадка, приводящая к изменению размеров детали. Для устранения этой усадки в форму под большим давлением подают максимальное количество материала.
Температуру литьевой формы поддерживают на определенном уровне (для уменьшения в детали больших остаточных напряжений, которые могут возникать при соприкосновении нагретого материала с чрезмерно холодными стенками формы). При литье под давлением получают изделия массой от нескольких граммов до нескольких килограммов с толщиной стенок до 10 мм (реже до 15…20 мм).
Преимуществами литья под давлением являются следующие: малая трудоемкость изготовления детали (около 2 минут при одногнездной форме), высокая точность размеров деталей с хорошей чистотой поверхности, возможность автоматизации процесса. К недостаткам процесса относятся появление в деталях остаточных напряжений и расход материала на литники, необходимые для его подвода в форму.
Метод экструзии заключается в размягчении материала и непрерывном выдавливании червячными или дисковыми устройствами этого материала в вязкотекучем состоянии через профилирующее отверстие головки с последующим охлаждением изделия. Этим методом получают трубы, стержни, листы, пленки, а также изделия, имеющие поперечные сечения в виде различных профилей. Экструдер по конструкции похож на литьевую шнековую машину, но у него на выходе установлено охлаждающее устройство, а вместо литьевой формы установлена головка с профилирующим отверстием.
Наряду с методом литья под давлением, метод экструзии является одним из самых распространенных при переработке термопластов. Преимуществом этого метода является высокая производительность, равная 1 м/мин готового изделия.
Центробежное литье заключается в том, что расплав термопласта заливают в нагретую цилиндрическую форму, которую приводят во вращение. Центробежная сила отбрасывает материал к стенкам формы и уплотняет его. После охлаждения и остановки формы изделие извлекают и подвергают механической обработке. Этим методом изготовляют толстостенные трубы, втулки, шестерни и заготовки.
При свободном литье разогретый материал отверждается в форме без давления. Преимуществом свободного литья является простота, однако его использование ограничено из-за возможного появления в изделии раковин и других дефектов. Для устранения дефектов процесс проводят на вибростоле с использованием вакуума, что позволяет уплотнить материал и удалить газы, выделяющиеся при полимеризации. Этот метод применяют для получения изделий и заготовок массой до нескольких десятков килограммов из органического стекла, а также капролита.
Метод раздувки используют для изготовления пустотелых изделий (канистры, бутылки) и пленок. При этом методе термопласт выдавливается через головку экструдера в виде трубчатой заготовки. К заготовке подводят две полуформы (рис. 8), и соединяют их. Через горловину изделия подводят сжатый воздух, который раздувает заготовку до необходимой конфигурации. За один час изготовляют 600 бутылей вместимостью 500 см3.
Рис. 8. Схема раздувки полых изделий: а — форма разомкнута (подача заготовки); б — форма сомкнута и подается сжатый воздух; в — форма разомкнута; 1 — трубчатая заготовка; 2 — головка экструдера; 3 — форма; 4 — каналы для охлаждения формы; 5 — изделие
Метод раздувки является основным для получения пленок из полиэтилена, полипропилена и других материалов (рис. 9), которые не подвергаются термической деструкции при переходе в вязкотекучее состояние. При этом методе расплав полимера экструдируется в виде рукава, который затем растягивается сжатым воздухом. Это наиболее экономичный и производительный процесс изготовления пленок. Диаметр рукава пленки здесь может достигать 16 м.
Кроме метода раздувки для изготовления пленок используют полив раствора полимера (целлюлоза, полиамиды, поликарбонат и др.) на полированную поверхность, каландрование — прокатка пластифицированного полимера (поливинилхлорида) через систему валиков с изменяющимся зазором между ними и снятие с заготовки широким резцом стружки с последующей калибровкой. Последнее используют для получения пленки из фторопласта-4, способного разлагаться с выделением фтора при нагреве до момента перехода материала в вязкотекучее состояние.
Рис. 9. Схема получения пленки методом раздувки: 1 — экструдер; 2 — формующая головка; 3 — рукав пленки; 4, 6 — направляющие ролики; 5 — тянущие ролики; 7 — барабан с пленкой; 8 — канал для подачи сжатого воздуха; 9 — канал для подачи расплавленного полимера
Методом вакуумного или пневматического формования перерабатывают листовые термопласты (органическое стекло, полистирол и др.). При этом (рис. 10) формование материала осуществляется под воздействием силы, возникающей из-за разности между атмосферным давлением воздуха и разрежением внутри формы. Эта сила деформирует нагретый до высокоэластического состояния лист термопласта, придавая ему необходимую форму. Для фиксации полученной формы изделия его охлаждают. Метод вакуумного формования используют для изготовления изделий из пленок и тонких листов.
Для переработки толстых листов вакуумное формование дополняют механическим и пневматическим формованием. При пневматическом формовании нагретый лист термопласта устанавливают в форме и подвергают воздействию избыточного давления, которое производится воздухом. Так изготовляют крупногабаритные детали для холодильников, различные ванны и т. п.
Рис. 10. Схема вакуумного формования: а — нагрев; б — формование; 1 — нагреватель; 2 — прижимная рамка; 3 — лист термопласта; 4 — вакуумная камера; 5 — форма
Штамповку используют для изготовления тонкостенных и крупногабаритных изделий. Формование изделий этим методом осуществляется в результате вытяжки, изгиба или сжатия заготовок пуансоном. Заготовки обычно нагревают до высокоэластичного состояния. Если материал способен к большим вынужденным высокоэластическим деформациям под влиянием значительного давления, то заготовки не нагревают.
Разновидностью штамповки является вырубка с помощью штампов, оснащенных режущими элементами. Вырубкой изготовляют прокладки, монтажные, колодки, заготовки для печатных плат из фольгированных материалов.
Сварка пластмасс
Термопласты всех видов хорошо поддаются сварке. Высокоэластичные пластмассы (полиолефины, полиамиды, полиметилметакрилаты) сваривают контактной сваркой без применения присадочного материала. Тонкие листы и пленки сваривают внахлестку пропусканием пленок между роликами, подогреваемыми электрическим током. Плиты, бруски и другие подобные изделия сваривают встык. Свариваемые поверхности сжимают под давлением 0,1—0,3 МПа; стык разогревают токами высокой частоты или ультразвуком. Прочность сварного стыка близка к прочности самого материала.
Пластмассы меньшей пластичности (винипласты, фторопласты) сваривают с применением присадочного прутка, полученного из того же материала, что и свариваемые детали, но с добавкой пластификатора. Соединяемые кромки разделывают для образования сварочной ванны. Сварку производят струей горячего воздуха. Прочность сварного шва составляет 70—80% прочности самого материала.
Разработаны также способы сварки термореактивных и отверждающих пластмасс, а также стекловолокнитов.
Пластмассы хорошо склеиваются с помощью клеев, представляющих собой раствор данного полимера в соответствующем растворителе. Некоторые клеи (ацетат поливинила, фенолнеопреновые, на основе модифицированных эпоксидов и др.) обладают широкой универсальностью по отношению к склеиваемым материалам. Этими клеями можно склеивать пластмассы с металлом, стеклом, керамикой и т. д.
Виды пластмасс и сырье
Пластик – это синтетический полимер, способный сохранять заданную при производстве форму, обладающий долговечностью, устойчивостью к агрессивным средам и имеющий широкий спектр применения.
Виды пластмасс:
- листовые – оргстекло, винипласт на основе смол;
- слоистые – текстолит, стеклотекстолит, гетинакс, имеющие в составе бумагу или ткань;
- литьевые – пластики, состоящие только из смол;
- волокнистые – асбестоволокно, стекловолокно, хлопчатобумажное волокно;
- пресс-порошки, пластики на основе порошковых наполнителей.
В зависимости от области применения, пластик может быть теплоизоляционный, конструкционный, химически стойкий и пресс-порошковый.
Наиболее популярное сырье при производстве пластиковых изделий – полимерные гранулы, которые удобны в логистике, дешевы и применимы практически во всех технологических процессах.
Основные виды сырья:
- термореактивное, из которого производят самые прочные и устойчивые к температурным воздействиям изделия;
- термопластичное, благодаря своим свойствам изменяет вязкость под действием высоких и низких температур, чаще других применяется в производстве пластмассовых изделий;
- синтетические полимеры, для изготовления тепло- и звукоизоляционного пенопласта.
Помимо основного сырья в производстве изделий из пластмасс применяют красители и иные добавки.
Стоимость первичных гранул для производства пластиковых изделий начинается от 100 рублей за кг, применение вторичных гранул обойдется от 25 руб/кг.
