9.8. Основы технологии пластмасс

Полимерные материалы, как уже говорилось, отличаются техно­логичностью. Они могут перерабатываться в изделия самыми разно­образными методами. При этом параметры переработки (температура и давление) значительно ниже, чем при переработке таких материа­лов, как металлы, стекло и керамика. Способ обработки и ее режим определяются видом полимера и типом получаемого изделия.

Общая схема производства пластмасс включает традиционные процессы — дозировку и приготовление полимерной композиции, формование изделий и стабилизация их формы и физико-механиче­ских свойств.

Приготовление композиции производят на смесителях различных систем. Для перемешивания сухих композиций обычно используют турбулентные и шнековые смесители. Специфическим широко ис­пользуемым способом приготовления полимерных композиций яв­ляется вальцевание.

Вальцевание — операция, при которой масса перетирается в зазо­ре между обогреваемыми валками, вращающимися в противополож­ные стороны. Вальцевание позволяет равномерно переме­шать компоненты смеси. При многократном пропускании массы че­рез валки полимер в результате термомеханических воздействий переходит в пластично-вязкое состояние. Этот процесс называют пластикацией.

Экструдирование — перемешивание массы в обогреваемом шне-ковом прессе (экструдере) с последующим продавливанием массы сквозь решетку для формования полуфабриката в виде гранул (такой экструдер называется гранулятором).

Формование изделий. Выбор метода формования зависит в основ­ном от вида получаемой продукции. Так, листовые материалы фор­муются обычно на каландрах, трубы и погонажные профильные изделия экструдируют, штучные изделия в основном формуют лить­ем под давлением.

Каландрирование — процесс формования полотна заданной тол­щины и ширины из пластичной смеси (приготовленной, например, на вальцах) путем однократного пропускания между обогреваемыми полированными валками с последовательно уменьшающимся за­зором. Каландрированием производят полимерные пленки. В частности, большую часть линолеума изготовляют вальцево-каландровым способом. Многослойный линолеум получают горя­чим дублированием заранее отформованных на каландрах пленок:

защитной, декоративной и подкладочной (несущей) .

Экструзия — процесс получения профилированных изделий спо­собом непрерывного выдавливания размягченной массы через фор-мообразующее отверстие (мундштук). Экструзией производят трубы (рис. 9.1) и погонажные изделия (плинтусы, раскладки, «сайдинг», оконные профили и т. п.). Выпускают специальные экструдеры для формования линолеума (в том числе и двухслойного). На экструдерах формуют полимерные пленки в виде бесшовного рукава. Для этого формуется труба, внутрь которой подается воздух, раздувающий ее в тонкую пленку.

Литьем под давлением с помощью литьевых машин полу­чают небольшие изделия сложной конфигурации из смесей на основе термопластичных полимеров (например, изделия для санитарно-технических устройств, вентиляционные решетки, мелкие плитки и т. п.). Гранулированный полуфабрикат нагревается до вязко текучего состо­яния в цилиндре литьевой машины и плунжером впрыскивается в разъемную форму , охлаждаемую водой.

Горячее прессование используют в основном для формования изде­лий из термореактивных полимеров. Так, в частности, получают лис­товые материалы: бумажно-слоистый и деревослоистый пластик, сверхтвердые древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты. Для листовых материалов используют многоэтажные прессы с масля­ным или паровым обогревом плит (t= 120...150 °С). На таких прессах формуют одновременно 5... 15 листов. В начале прессования полимер расплавляется, связывая все компоненты, а затем необратимо отвер-ждается, фиксируя заданную форму изделия.

Рис. 9.1 Схема работы экструдера при производстве труб:

/ — загрузочный бункер; 2 — шнек; 3 — формующая головка; 4 — калибрующая насадка; 5 — тя­нущее устройство; 6 — пустообразователь «дорн»

Горячим прессованием можно получать пенопласты с помощью веществ — газообразователей, разлагающихся с выделением газа при нагревании, т. е. в тот момент, когда полимер приобретает вязкопла-стичную консистенцию. Для формования плиты используют экстру-деры Вспенивание происходит при выходе расплава из формующей головки. Такой экструдированный пенопласт имеет замкнутую пористость и плотную корочку на поверхности (фирмен­ные названия: стиродур, пеноплекс).

Полистирольный пенопласт получают и более простым методом из гранул полистирола, содержащих легкокипящую жидкость — изо-пентан (t кип = 28 °С). Небольшое количество гранул помещают в замкнутую форму, которую опускают в горячую (85...95 °С) воду. Ко­гда полистирол размягчается, изопентан вскипает и вспучивает гра­нулы в 10...20 раз. В результате гранулы занимают весь объем формы и, слипаясь друг с другом, образуют плиту или другое изделие. Такой пенополистирол называют ПСБ (беспрессовый).

Кроме перечисленных способов получения изделий из пластмасс используются еще много других методов: промазывание и пропитка основ; напыление пластмасс, сварка и склеивание.