Методы переработки полимерных материалов в изделия и полуфабрикаты

2.1. Методы без предварительного формирования пакета (заготовки)

Методы без предварительного формирования пакета (заготовки) делятся на Методы переработки под давлением и методы переработки без давления:

1) методы переработки под давлением:

— литье под давлением;

— экструзия;

— каландрование;

— штамповка;

— прессование:

а) прямое;

б) литьевое;

в) ротационное;

2) методы переработки без давлением (т. е. без приложения искусственно созданного внешнего давления).

Фактически давление в процессах переработки всегда есть. Оно обусловлено, во-первых, гравитацией (силой веса), во-вторых, силами поверхностного натяжения.

2.2. Методы с предварительным формированием пакета (заготовки)

Методы переработки без формирования пакета наиболее распространены на предприятиях региона, области и города. Предприятия различного уровня и формы собственности, крупных концернов и частных предприятий. В последние десятилетия количество этих производств резко увеличилось и продолжает расти.

Отличие методов переработки без формирования пакетов заключается в том, что в процессе формирования изделия частицы наполнителя перемещаются в потоке связующего, которое в это время находится в жидком агрегатном состоянии. При формировании пакета и в процессе последующего формования, связующее течет между частицами наполнителя.

Методы формования под давлением перечислены в порядке их распространения в индустрии изготовления изделий и потребления полимерного сырья. Наиболее распространен метод литья под давлением.

Классификация полимерных материалов по признаку анизотропии.

— изотропные материалы;

— квазиизотропные материалы;

— анизотропные материалы;

— ортотропные;

— трансверсальноизотропные и материалы с криволинейной анизотропией термоупругих свойств.

Рис. 2. Изотропные материалы

Изотропные материалы обладают равенством свойств, измеренных в различных направлениях как в макромасштабе, так и в микромасштабе.

Прочность при растяжении

σ_р1= σ_р2= σ_р3

Это же условие соблюдается для любых других свойств изотропных материалов, как правило такие материалы являются однофазными.

Фаза — это некий объём однородного вещества внутри материала, имеющий границы раздела с другими фазами.

Изотропные материалы однофазны и эта фаза является полимерной.

Квазиизотропные:

макромасштаб: ;

м икромасштаб: .

Рис. 3. Квазиизотропные

материалы

У этих материалов одна фаза сплошная и в ней распределена одна или несколько мелкодисперстных фаз (в виде порошка, относительно симметричных частиц или несимметричных, при чём эти частицы не ориентированны и расположены в сплошной фазе хаотично). Всегда сплошная фаза является полимерной, распределённой фазой могут быть любой природы и находиться в твёрдом агрегатном состоянии.

Микромасштаб предполагает размеры образца для испытаний соизмеримые с размерами частиц распределённых фаз.

Ортотропные:

имеют слоистую структуру (типа сэндвич):

;

Квазиизотропный материалы и анизотропные являются композиционными.

Рис. 4. Ортотропные материалы

Композиционный материал — это материал, состоящий из двух или более фаз (компонентов, ингредиентов), одна из которых является сплошной, а другая распределена в этой фазе. Все фазы при комнатной температуре должны находиться в твёрдом агрегатном состоянии, между фазами должна быть прочная адгезионная связь (связь по поверхности раздела фаз). Сплошную фазу называют матрицей или связующим, а распределённые в ней компоненты — наполнителем или наполнителями.

Полимерный композиционный материал — это композиционный материал с искусственно созданной полимерной матрицей. Наполнитель может быть любой природы, как полимерной (органический), так и минеральной.

Естественно, что полимерная матрица кроме полимера содержит функциональные добавки, т.е. полимерный композиционный материал (ПКМ) одновременно является полимерным материалом (ПМ) и композиционным материалом (КМ).

Если между частицами наполнителя и связующим прочная связь отсутствует, то эти частицы при растяжении выполняют функцию пустот или раковин. Вследствие этого площадь поперечного сечения образца, воспринимающая нагрузку уменьшается, а действующие напряжения равны.