Прессование.

Различают прямое и литьевое прессование. В обоих случаях процесс формования осуществляют в металлических прессформах на гидравлических или механических прессах.

При прямом прессовании (рисунок 5.1, а) прессматериал в виде порошка или таблеток загружается непосредственно в оформляющую полость нижней части прессформы – матрицы, нагретой до температуры прессования. При этом прессматериал размягчается, приобретая пластичность, и под давлением верхней части прессформы – пуансона заполняет всю рабочую часть. Отформованное изделие выдерживают в прессформе под давлением в течение определенного времени, необходимого для отвердения материала. Затем прессформу раскрывают и извлекают изделие.

Литьевое прессование характеризуется тем, что оформляющая часть прессформы отделена от загрузочной камеры и сообщается с ней через литниковые каналы (рис. 1,в). Прессматериал нагревается от стенок загрузочной камеры и под давлением пуансона выдавливается через литниковый канал в оформляющую полость прессформы.

1 – пуансон; 2 – матрица; 3 – материал; 4 – выталкиватель;

5 – изделие; 6 – загрузочная камера

Рисунок 5.1 - Схема прямого (а) и литьевого (б) прессования:

Литье под давлением.

Этим методом перерабатывают все термопластичные и некоторые термореактивные полимерные материалы. При изготовлении изделий методом литья под давлением полимер нагревают до вязкотекучего состояния, затем с помощью поршня впрыскивают в полость закрытой формы. После охлаждения из формы извлекают готовое изделие.

Схема литьевой машины изображена на рисунке 5.2.

Цикл литья под давлением состоит из следующих стадий:

1) смыкание формы;

2) впрыск расплава в форму;

3) выдержка в форме под давлением;

4) охлаждение изделия в формы;

5) раскрытие формы и выталкивание изделия.

В данном способе пластикация полимера происходит одновременно с охлаждением изделия. Охлаждается изделие быстро, т.к. температура формы в момент впрыска расплава невысокая. Поэтому литье под давлением более прогрессивный метод, чем прессование.

Достоинством метода является и то, что полученное этим методом изделие требует незначительной дальнейшей обработки.

Большое значение в процессе литья под давлением имеет вязкость расплава, которая определяет усилие, необходимое для впрыскивания расплава в форму.

1 – загрузочная камера с нагреваниями 2 и поршнями 3; 4 – литейная форма;

5 – изделие; 6 – устройство для раскрытия формы.

Рисунок 5.2 - Литьевая поршневая машина

Экструзия.

Экструзия – это технологический процесс, заключающийся в придании материалу нужной формы в поперечном сечении путем продавливания его через профилирующий инструмент.

Методом экструзии изготавливают трубы, литье, пленки, профильные полосы, кабельные оболочки и др.

Экструдер обеспечивает одновременно нагрев полимера и гомогенизацию вследствие больших деформаций сдвига и создает давление, необходимое для непрерывного продавливания материала через формующую головку. Наиболее широкое применение в промышленности переработки полимерных материалов получили одночервячные экструдеры (рисунке 5.3).

1 – бункер; 2 – система охлаждения; 3 – система обогрева;

4 – червяк; 5 – клапан для регулировки давления; 6 – узел крепления головки;

7 – двигатель; 8 – передача

Рисунок 5.3 - Схема экструдера

Экструдированный материал поступает на переработку в виде гранул, порошка или полосы (резиновые смеси).

Для переработки на экструдерах пригодны различные полимеры с достаточно хорошей текучестью расплава и не содержащие посторонних включений.

Формирование изделий из листов.

Изделия из нагретых листов формуют путем их вытяжки и прижима к поверхности формы. Крупногабаритные изделия с небольшой толщиной стенок изготавливают только этим методом. Усилие для формования может быть создано механически, гидравлически, пневматически, с помощью вакуума или совместным действием каких-либо усилий, например механического и пневматического.

На рисунке 5.4 показаны следующие схемы формования листов:

1. Штамповка – формование нагретого листа при помощи матрицы и пуансона.

2. Формование с использованием листа – натягивание нагретого листа на неподвижную форму (пуансон). Лист помещают на нижнюю половину рамы и нагревают. Затем прижимную раму замыкают, опускают ее вниз, натягивая при этом зажатый в ней лист на неподвижную форму. Усилие, с которым смыкаются обе половины рамы, позволяет листу проскальзывать между ними по мере их опускания.

3. Пневмоформование – вытяжка нагретого листа пластика сжатым воздухом.

4. При вакуумном формовании из полости между листом и формой откачивается воздух.

За счет разности давлений атмосферного и в полости между листом и матрицей нагретый лист вытягивается и прижимается к поверхности формы.

а – штампование (1 – матрица; 2 – лист; 3 – пуансон; 4 – отверстие для выхода воздуха; 5 – прижимная рама); б – формование с проскальзыванием листа в прижимной раме (1– пуансон; 2 – верхняя прижимная полурама; 3 – упор; 4 – нижняя прижимная полурама); в – формование сжатым воздухом (1 – матрица; 2 – прикладка; 3 – отверстие для выхода воздуха); г – вакуум-формование (1 – матрица; 2 – вакуумный стол; 3 – вакуумные каналы; 4 – прижимная рама).

Рисунок 5.4 - Методы формования изделий из листового материала

Листовой материал для формования должен обладать комплексом особых свойств: должен удлиняться в нагретом состоянии до заданных величин и при нагревании не разлагаться; охлажденное изделие должно сохранять придающую ему форму в обычных условиях.

Каландирование – процесс получения полотна заданной толщины путем обработки размягченного полимера на каландрах.

Максимальная ширина полотна зависит от ширины валков, а толщина его регулируется величиной зазора между валками. Каландры разных конструкций показаны на рисунке 5.5. Для регулирования зазора между валками каландры оснащены устройствами, которые обеспечивают перемещение валков в обоих направлениях. Полимерный материал непрерывно подается в питающий зазор между валками только дин раз. В последнем зазоре полотно калибруется с нужной точностью и оттягивается натяжными роликами, вращающимися с регулируемой скоростью.

Рисунок 5.5 - Схема размещения валков 1 – Г, l, Z-образных каландров.

Каландирование применяется для производства пленок и листовых материалов, для тиснения поверхности пленок и листов, обработки поверхности жестких полимерных материалов, дублирования пленок с тканью.

Метод намотки.

Данным методом изготавливаются из композиционных материалов трубы и полые изделия, имеющие форму тел вращения. В качестве наполнителя применяют стеклоткань, стекловолокно, которое наматывают на вращающуюся оправку, а связующим являются термореактивные смолы. Существуют следующие способы нанесения смолы на волокно:

• предварительная пропитка волокна;

• нанесение смолы на волокно непосредственно перед намоткой;

• пропитка изделия после намотки волокна на оправку.

Схема установки для намотки показана на рисунке 5.6.

1 – стеклоплавильный сосуд; 2 – пропиточная ванна;

¾ - направляющие ролики; 5 – раскладчик; 6 – формирующий дорм

Рисунок 5.6 - Схема установки для одностадийной намотки кольцевых образцов

После окончания намотки изделие оставляют на оправке и нагревают до полного отвердения связующего.