2.5. Новые упрощенные методы формования пластмасс

Вакуумформование изделий из листовых термопластов проводят в высокоэластическом состоянии под действием силы, возникающей из-за разности между атмосферным давлением воздуха и разрежением внутри полости формы, над которой закреплен лист. По масштабам применения метод уступает только экструзии и литью под давлением. Заготовки получают разрезанием или распиливанием листа или вырубкой штампами и греют инфракрасными из нихромовой проволоки (370-420^оС) или стержневыми (700-800^оС) нагревателями (табл.2.14). Однопозиционные полуавтоматы состоят из нагревателя, прижимной рамы для закрепления листа, стола для установки формы, вакуумнасоса с ресивером и органов управления. Двухпозиционные машины с нагреванием на второй позиции более высокопроизводительны, а трехпозиционные (закладка и выемка, нагрев, формование и охлаждение) – особо эффективны для производства крупногабаритных изделий. Мелкую упаковочную тару изготовляют из рулонных материалов небольшими партиями на вакуумформовочных автоматах в деревянных или гипсовых формах, рассчитанных на короткий срок службы, а для улучшения их качества оформляющую поверхность покрывают эпоксидной смолой. Пластмассовые формы применяют для формования и отверждения композиций на основе фенольных, фурановых и эпоксидных смол, а для увеличения прочности их армируют стекловолокном. В массовом производстве изделий высокого качества и сложного рельефа поверхности применяют стальные, алюминиевые и гальванобетонные формы.

Таблица 2.14.

Температурные пределы вакуумформования листовых материалов

Полимер	Температура, оС
Полистирол и сополимеры стирола	120-160
Полиметилметакрилат	120-200
Поливинилхлорид и его сополимеры	110-160
Полиэтилен низкой плотности	110-150
Полиэтилен высокой плотности	135-180

Поскольку в высокоэластическом состоянии деформации обратимы, в отформованном изделии идут релаксационные процессы и с тем большей скоростью, чем выше температура его эксплуатации, что может изменить его форму. Формоустойчивость изделия (n) зависит от температуры формования и степени вытяжки листа и может быть определена в %%:

где δ_н-начальная толщина листа, δ_к-толщина листа после вытяжки. Соотношение между толщиной листа и удлинением находят из формулы:

,

где L_н и L_к, W_н и W_к – начальная и конечная длина и ширина. Степень вытяжки характеризуют также отношением высоты (глубины) изделия к его ширине. Изделия, отформованные при высоких температурах, менее подвержены короблению, чем при низких температурах. Формоустойчивость изделий, полученных с неравномерной вытяжкой, меньше, чем с равномерной, что необходимо учитывать при конструировании формы. При выборе способа формования исходят из того, что при вытяжке уменьшается толщина материала и делается неравномерной толщина стенок изделия, меньше вытягиваются участки пленки, касающиеся холодной стенки формы.

При вакуумформовании без предварительной вытяжки (А) лист 2 закрепляют в прижимной раме 3 над вакуумной камерой 4, греют до заданной температуры нагревателем 1 и создают в ней разрежение (рис.2.45). Лист втягивается в свободное пространство камеры, не касаясь ее стенок, и образует полусферу, размеры и конфигурация которой зависят от размеров и формы отверстия камеры и степени вытяжки листа. Когда полусфера достигнет определенной глубины, разрежение в вакуумной камере уменьшают так, чтобы разность наружного и внутреннего давлений воздуха была достаточной для удержания формы изделия до полного остывания. Так получают изделия из полиакрилатов с высокими оптическими свойствами. Наиболее четко оформляется поверхность, соприкасающаяся с формой, поэтому при высоких требованиях к внутренней поверхности изделия выбирают выпуклую форму-пуансон (позитивный метод), а к внешней поверхности – вогнутую форму-матрицу (негативный метод). Негативное формование (Б) с небольшой вытяжкой (до 0,5) дает изделия с наружной поверхностью, воспроизводящей форму и рисунок поверхности матрицы 5, а позитивное (В) – изделия с внутренней частью, точно воспроизводящей форму и рисунок поверхности пуансона, а стенки имеют наибольшую толщину в верхней части изделия.

Рис.2.45. Схемы вакуумформования без предварительной вытяжки:

А - в свободном пространстве, Б - в матрице (негативное), В - на пуансоне (позитивное).

При формовании изделий с предварительной вытяжкой лист 2 закрепляют в зажимной рамке 3, прогревают нагревателем 1 и вытягивают пуансоном 4, поднимающимся вверх вместе с подвижным столом 5 вакуумформовочной машины (рис.2.46). Далее в результате отсасывания воздуха через каналы в пуансоне лист прижимается к нему и окончательно формуется в изделие, которое вынимается из формы после того, как закончится его охлаждение, опустится вниз пуансон и откроется зажимная рамка. С применением механической вытяжки листа устраняется его разнотолщинность, и получаются из тонких и толстых листов глубокие изделия с вертикальными стенками и малыми радиусами закругления на ребрах, а степень вытяжки при позитивном формовании достигает единицы.

Рис.2.46. Схема вакуумформования с предварительной вытяжкой пуансоном:

а-нагревание, б-предварительная вытяжка листа, в-формование.

Вакуумформование изделий с применением толкателя, который может обогреваться и при опускании создает под разогретым листом теплоизолиру-ющую прослойку воздуха, предотвращает его преждевременное охлаждение и повышает равномерность вытяжки в верхнем участке матрицы (рис.2.47). При нижнем положении толкателя, в форме создается разрежение, и лист прижимается к внутренней поверхности матрицы, воспроизводя ее форму.

Рис.2.47. Схема вакуумформования с применением толкателя:

а-нагревание, б-предварительная вытяжка, в-формование;

1-толкатель, 2-нагреватель, 3-лист, 4-прижимная рама, 5-форма.

Способ позволяет получать изделия с большой глубиной и степенью вытяжки больше единицы, равномерной толщиной стенок и хорошим качеством поверхности. При вакуумформовании с предварительной вытяжкой сжатым воздухом по позитивному методу (рис.2.48) лист 2 в раме 3 закрепляют по периметру герметичного корпуса 6, разогревают нагревателем 1 и раздувают сжатым воздухом до полусферы. С помощью подвижного стола 5 закрепленный на нем пуансон 4 вводят внутрь полусферы, прекращают подачу сжатого воздуха и подключают вакуум, в результате чего лист плотно прижимается к поверхности пуансона. Изделия получают с очень равномерной толщиной стенок и высоким качеством поверхности.

Рис.2.48. Схема вакуумформования

с предварительной вытяжкой сжатым воздухом (позитивный метод):

а-нагревание, б-раздув листа, в-подъем пуансона, г-формование.

По негативному методу (рис.2.49) лист 3, закрепленный в прижимной раме 4 под нагревателем 2, слегка раздувают сначала сжатым воздухом во внутреннюю полость матрицы 5, а затем опускаемым сверху толкателем 1. Создаются две воздушные подушки, защищающие от преждевременного соприкосновения находящегося между ними листа с холодными стенками матрицы и толкателя, появления дефектов на его поверхности, что повышает равномерность его вытяжки до 1,5. При достижении толкателем нижнего положения подачу сжатого воздуха прекращают, и в матрице создают разрежение, благодаря чему происходит окончательное оформление изделия.

Рис.2.49. Схема вакуумформования с предварительной вытяжкой сжатым воздухом (негативный метод): а-нагревание, б-раздув листа, в-вытяжка, г-формование.

Стеклопластики можно формовать методом намотки на пуансон волокнистого наполнителя в виде стеклонитей или стекложгутов, пропитки полученной заготовки изделия под давлением в замкнутой форме термореактивным связующим и отверждения под вакуумом (рис.2.50). Окружная намотка на вращающуюся оправку под углом 90^о к оси позволяет получать изделия с однонаправленным расположением волокон (бандажи электромоторов, шпангоуты), а при комбинировании их с стеклотканью, стеклолентой и стеклошпоном - с перекрестным расположением волокон. Спиральная намотка позволяет укладывать нити под любым углом от 25^о до 85^о к оси изделия и за счет этого приводить анизотропию его прочности и жесткости в соответствие с условиями его нагружения. Многокоординатные намоточные станки позволяют автоматизировать этот процесс при получении труб, обечаек с днищами и деталей конической формы. Разновидность спиральной намотки – «геодезическая», при которой нить удерживается на сложной поверхности изделия под натяжением без соскальзывания. Заготовки конусных изделий с углом при вершине до 15-20^о получают «мокрым» способом - пропиткой в связующем и окружной намоткой, а с углом до 30^о – «сухим» способом намотки предварительно пропитанных и собранных в ленту полуфабрикатов. При продольно-поперечной намотке пропитанные ленты выкладывают в заготовке вдоль оси изделия (трубы высокой прочности) и наматывают поперек оси. Сферические и сплющенные у полюсов изделия получают планарной намоткой стеклонити на вращающуюся оправку.

Рис.2.50. Схема изготовления изделий методом пропитки под давлением:

1-заготовка изделия, 2-пуансон (форма), 3-матрица,

4-бак со связующим, 5-ловушка, 6-термошкаф.

Методом послойной накладки на пуансон 1 пропитанных слоев препрега формуют заготовку 2, на которую последовательно укладывают стеклотекстолитовую или металлическую цулагу 3 и дренажный слой 4, представляющий собой металлическую сетку или стеклоткань (рис.2.51). Далее надевают эластичный мешок 5 (чехол), который с помощью крепления 6 герметично соединяют с формой, и из-под него вакуумным насосом откачивают воздух. Возможно такое же формование изделия на матрице 8 (II) и отверждение связующего в термошкафу 7 (вакуумный способ), а если требуется более высокое давление, - в пресскамере или автоклаве. При вакуумном способе формования давление составляет 0,05-0,09 МПа. Для предотвращения приклеивания стеклопластика к форме и цулаге их покрывают антиадгезивным слоем. Температуры формования изделий с эпоксидными, фенольными и полиэфирными связующими - 120-200^оС, с кремнийорганическими - 200-250^оС и с полиимидными - до 350^оС.

Рис.2.51. Схема формования стеклопластиков вакуумным (а) и пресскамерным (б) способами: I - формование на пуансон, II - формование на матрицу.

Пневмоформование – это способ формования листовых или пленочных термопластов путем закрепления заготовки по контуру формы, нагрева до перехода в высокоэластическое состояние и оформления в изделие подогретым сжатым воздухом. Машины для производства изделий пневмоформованием подразделяют:

• по степени автоматизации – с ручным управлением, машины-автоматы (для массового производства небольших изделий) и машины полуавтоматы;

• по числу рабочих позиций – на однопозиционные (операции выполняют последовательно на одном участке агрегата) и многопозиционные, в свою очередь подразделяющиеся на роторные (карусельные) с размещением позиций на вращающемся столе и ленточные - на транспортере. Общими элементами у них являются нагревательные и зажимные устройства, система смыкания, пневмосистема, оформляющий элемент и станина, состоящая из металлической легкой конструкции и более массивной прессовой части системы смыкания. Машины снабжают также устройствами для вырубки и зачистки изделия, пробивки отверстий, отгиба борта, разрезания и предварительной двухосной вытяжки полимерных заготовок.

Нагреватели применяют стационарные (термокамеры с горячим воздухом в качестве теплоносителя) или подвижные теплорадиационные с рабочими органами в виде элементов сопротивления, кварцевых ламп или сплошных, фигурных и сетчатых экранов. В большинстве конструкций машин регулируют расстояние между нагревателем и заготовкой, а часто и температуру в отдельных зонах нагревателя. Зажимное устройство (рама) служит для прочного закрепления заготовки с помощью запорных устройств с ручным или пневматическим приводом, а часто и для герметизации формовочной камеры и пневмокамеры. Система смыкания необходима для надежного уплотнения пневмокамеры, рамы с листом и формовочной камеры при оформлении изделия. Для создания усилий используют прессовое устройство с механическим, пневматическим или гидравлическим приводом. Пневмосистема включает компрессор, ресивер, редукторы давления, клапана и трубопроводы и служит для подачи сжатого воздуха для формования заготовки, а часто - и для привода органов машины.

Оформляющим инструментом служат формы (матрицы, пуансоны), специальные съемные устройства для создания поднутрений и диафрагмы – тонкие пластины резины из НК, применяемые при изготовлении крупногабаритных изделий. Избыточное давление при формовании с диафрагмой создают воздушно-паровой смесью, которая является одновременно и теплоносителем при разогреве листовой заготовки. Выбор материала формы определяется требованиями по сроку ее эксплуатации и чистоте поверхности изделия. Формы с малым сроком службы делают из твердых пород дерева и покрывают для улучшения качества рабочих поверхностей эпоксидными смолами. Формы со средним сроком службы отливают из фенольных или эпоксидных смол и армируют стеклотканью или металлом. Металлические формы с длительным сроком службы делают чаще из алюминиевых и магниевых сплавов, а также из бетона или гипса, покрытого металлом гальваническим способом. Формы из материалов с высокой теплопроводностью имеют каналы для циркуляции воды.

Листовой полуфабрикат толщиной до 1,5-2 мм разрезают на заготовки на гильотинных ножницах, хрупкий материал (полиметилметакрилат) – на строгальном станке или резаком вручную, а листы толщиной более 3 мм и фигурные заготовки – на дисковых или ленточных пилах. При раскрое дают припуск 10-40%, обеспечивающий крепление заготовки в зажимной раме пневмоформовочной машины и зазор между рамой и наружным контуром оформляющего инструмента. Для улучшения свойств изделий заготовку подвергают двухосной ориентации. Применяют негативное, позитивное, свободное пневмоформование и их различные комбинации, обеспечивающие высокое качество изделий при большой глубине вытяжки.

При негативном формовании заготовку 5 закрепляют в раме 2 и греют нагревателем 3, затем создают пневмокамерой 4 избыточное давление, придающее листу форму изделия, а его наружной поверхности – рисунок внутренней поверхности матрицы 1, и фиксируют охлаждением (рис.2.52). При позитивном формовании вместо матрицы в формовочную камеру устанавливают выпуклый оформляющий пуансон, рисунок которого воспро-изводится внутренней поверхностью изделия. Негативно-позитивное формование проводят на пуансонах с выпукло-вогнутой поверхностью. Свободным формованием получают изделия с высокими оптическими свойствами, для чего заготовку укрепляют над проймой (зажимной рамой со специальной прорезью) и после нагрева формуют, не вводя в контакт ни с оформляющим инструментом, ни с пневмокамерой. При достижении заданной глубины вытяжки термопласта давление воздуха уменьшают и поддерживают постоянным до полного остывания изделия.

Рис.2.52. Схема негативного пневмоформования:

а-нагрев, б-формование (вытяжка), в-выталкивание.

Метод механопневмоформования позволяет получить готовое изделие за один рабочий цикл в одном агрегате на базе стандартного пресса для пластмасс, снабженнного универсальной камерой (рис.2.53). Пресс оборудуется также электропечью для разогрева листовых заготовок и устройством для автоматической подачи их из штабеля в печь и из печи к формующему инструменту. В подвижной части камеры закреплен пуансон 1, а неподвижная приспособлена для установки матрицы 2. По периметру камеры размещен пресс-кант 3, с помощью которого при смыкании камеры вырубается и при необходимости отгибается борт изделия. В камере прово-дится предварительная механическая вытяжка заготовки 4 пуансоном 1 (а), раздув заготовки воздухом по каналу 6, приварка заранее отпрессованной бобышки 5 (б) и выталкивание готового изделия из формы воздухом, который подается по каналу 8 в нижнюю часть камеры и отводится по каналу 7.

Рис.2.53. Схема универсальной камеры для механопневмоформования термопластов.

К основным технологическим параметрам метода пневмоформования относятся температура заготовки и оформляющего инструмента, перепад давления и скорость вытяжки заготовки. Температура заготовки должна соответствовать высокоэластическому состоянию полимера (табл.2.15), и правильный ее выбор позволяет регулировать механические свойства и разнотолщинность изделия. Температуру оформляющего инструмента держат на 10-30^оС ниже температуры стеклования термопласта, чтобы зафиксировать форму изделия, но не допустить его переохлаждения до окончания процесса оформления.

Таблица.2.15.

Температурные параметры пневмоформования некоторых термопластов

Полимер	Температура заготовки, оС	Температура оформля ющего инструмента,оС
Полиметилметакрилат	120-200	40-70
Полистирол ударопрочный	110-150	50-70
Поливинилхлорид	100-160	35-45
Полиэтилен высокой плотности	120-135	65-90
Полиэтилен низкой плотности	90-135	50-80
Полипропилен	150-200	-
Полиформальдегид	185-200	65-75
Полиэтилентерефталат	150-180	-
Поликапроамид	210-220	-
Поликарбонат на основе бисфенола А	225-245	75-95

Перепад давления определяют в зависимости от механических свойств и толщины материала заготовки и геометрии формуемого изделия. При небольшом перепаде давления возможно неполное оформление детали, а при слишком большом - растет опасность механического разрыва заготовки, повышаются энергоемкость процесса и металлоемкость оборудования. Применяют избыточные давления от 50 до 2500 кН/м². Скорость вытяжки материала (100-200 мм/сек) зависит от свойств термопласта, геометрии заготовки и перепада давления. Минимальная скорость должна обеспечить формование материала в высокоэластическом состоянии, т.е. раньше, чем он остынет. Скорость вытяжки определяет уровень остаточных напряжений в изделии, склонность его к растрескиванию и короблению при эксплуатации. На параметры пневмоформования влияют также глубина вытяжки (отношение высоты к условному диаметру изделия) как косвенная мера величины деформации материала, предистория заготовки (способ ее получения, предварительная ориентация или термообработка) и режим охлаждения изделия. Заготовки с сохранившимися остаточными напряжениями требуют повышенных усилий для закрепления в зажимном устройстве и более склонны к образованию волнистой поверхности при нагреве и к большей неравномерности вытяжки. Увеличение скорости охлаждения приводит к росту неравномерности распределения остаточных напряжений и снижению формоустойчивости изделия при эксплуатации.

Изделия, полученные методами вакуум- и пневмоформования, идентичны по свойствам. Недостаток пневмоформования - повышенная стоимость и металлоемкость оборудования, а вакуумформования – низкое избыточное давление (не более 0,1 МПа), что оказывается недостаточным для полного оформления изделия из заготовки большой толщины. В этих случаях применяют метод пневмоформования, позволяющий варьировать избыточное давление в широких пределах. Из-за низкой стоимости оснастки методы термоформования нашли широкое применение, несмотря на более низкое качество изделий (остаточные напряжения, нестабильность при эксплуатации и разнотолщинность) по сравнению с изделиями, полученными методом литья под давлением. Метод литья под давлением из-за высокой стоимости громоздких машин, сверхмощных узлов смыкания и длительных циклов изготовления в 4-5 раз увеличивает капитальные затраты на производство изделий по сравнению с методами термоформования.

Штампование (штамповка) – метод изготовления изделий из листовых заготовок термореактивных и термопластичных материалов в штамп-формах, состоящих из пуансона, матрицы и прижимного устройства и устанавливаемых на прессах или специальных машинах (рис.2.54). Методом штамповки получают тонкостенные и крупногабаритные изделия из-за сравнительно невысокой стоимости оснастки и оборудования. Штампы с жесткими пуансоном и матрицей для изделий с переменной толщиной стенки или с рельефной поверхностью наиболее дороги из-за сложности сопряжения оформляющих элементов (А). Заготовку 4 закрепляют в раме 3, греют нагревателем 2 до высокоэластического состояния и формуют при давлениях 0,05-2,5 МПа между пуансоном 1 и матрицей 5 с отверстиями 6 для выхода воздуха. Изделие извлекают после охлаждения ниже температуры стеклования и снятия давления. Штамповка материалов с большой вынужденной высокоэластичностью возможна и без нагревания. Применяют также способ штамповки, в котором заготовку 4 протягивают жестким пуансоном 1 через заменяющее матрицу протяжное кольцо 5 (Б). При штамповании изделий с небольшой глубиной вытяжки и мелким рисунком на одной из поверхностей пуансон или матрицу заменяют губчатой или очень мягкой резиной, а иногда пуансон заменяют воздухом. Разновидность метода – штамповка-вырубка (В) тонкостенных изделий 6 из заготовок 4 и пробивка отверстий при помощи штампов, оснащенных режущими элементами, например пуансоном в виде контурного ножа 1. Вырубка облегчается при нагревании материала выше температуры его стеклования, а ниже этой температуры уменьшают скорость процесса во избежание растрескивания деталей. Этим методом изготовляют прокладки, панели и печатные схемы из фольгированных материалов.

Рис.2.54. Схема штампования жесткими пуансоном и матрицей (А),

пуансоном через протяжное кольцо (Б) и штамповки-вырубки (В):

а-нагревание заготовки, б-формование или вырубка.

Для штамповки трудно перерабатываемых материалов в изделия сложной конфигурации и с высокой точностью размеров (втулки и манжеты из фторопласта) применяют штампы-прессформы. Заготовки простой конфигурации вырезают из пластин, плит или блоков. Штампование ведут при температурах выше температуры стеклования и давлениях 10-70 МПа. Отформованное изделие охлаждают в штампе под давлением ниже температуры стеклования (кристаллизации). Оформляющие элементы жестких штампов для крупносерийного производства изделий со сложным рельефом и поверхностью высокого качества готовят из металла, бетона или пластмасс с металлическим покрытием. Штампы из пластмасс применяют для выпуска небольших партий изделий, т.к. срок их службы невелик, а их прочность, износостойкость и теплопроводность повышают при наполнении волокнами или порошками металлов и минеральных наполнителей.

Метод спекания, позаимствованный у порошковой металлургии, применяют для переработки политетрафторэтилена и других термопластов с очень высокой вязкостью расплава, не способных перерабатываться обычными методами даже при температурах, близких к разложению (415^оС). Суспензионный фторопласт прессуют в металлической форме при комнатной температуре и давлении 25-40 МПа, а отформованные заготовки спекают при 360-390^оС и охлаждают. Метод позволяет перерабатывать все термопласты, особенно полиолефины, поликарбонаты и сополимеры стирола, в полые изделия объемом от 16 см³ до 5 м³ с толщиной стенок от 0,4 до 30 мм. Порошок полимера с размером частиц 0,2-0,6 мм, полученный механическим измельчением гранул на стандартных дробилках при минус 80^оС, насыпают в закрытую форму и помещают в печь. При соприкосновении с горячими стенками внутренней поверхности формы порошок оплавляется и образует спекшуюся заготовку определенной толщины. По окончании спекания форму извлекают из печи, оставшийся нерасплавленный порошок высыпают в бункер, а форму с заготовкой снова помещают в печь для дополнительного оплавления внутренней поверхности изделия. При охлаждении формы изделие вследствие усадки уменьшается в размерах и легко извлекается из формы. Методом спекания в широких пределах регулируют толщину изделия путем изменения времени его пребывания в печи и температуры процесса. В зависимости от природы материала спекание ведут при 200-450^оС, а длительность одного цикла зависит еще от объема и толщины стенки изделия. Например, контейнер из полиэтилена низкой плотности емкостью 480 л с толщиной стенки 2,5 мм изготовляют за 20-30 мин при 270^оС. Метод спекания поддается автоматизации и не требует сложного оборудования, но из-за низкой производительности ограничен производством мелких партий таких изделий, как баки, контейнеры, ванны, лодки, детские игрушки и др.

Центробежное формование – длительный периодический процесс для тех случаев, когда изделие необходимых размеров и качества не может быть изготовлено из данного полимера другими методами. Метод применяют для производства труб, втулок, подшипников скольжения, шестерен и различных заготовок на основе полиамидов, термореактивных эпоксидных и полиэфирных смол, в том числе и наполненных стекловолокном. В нагретую цилиндрическую бочку заливают с запасом в 10-15% расплав термопласта или смолу с отвердителем и приводят ее во вращение. Изделия диаметром больше высоты получают в формах, вращающихся вокруг вертикальной оси, а длинные трубы и гильзы - горизонтальной оси. Формы ставят на площадке вала центрифуги и закрывают кожухом, на внутренней поверхности которого монтируют электрические нагреватели, а на наружную поверхность наносят слой теплоизоляции. После охлаждения и остановки формы изделие извлекают и доводят механической обработкой до нужных размеров.

Для предотвращения термоокислительной деструкции полиамидов предварительно нагретую форму заполняют инертным газом (азотом), и при частоте ее вращения 500 об/мин загружают расплав полимера. При частоте вращения формы до 1500 об/мин имеющиеся в расплаве газовые пузыри перемещаются к центральной части изделия, формируя рыхлую массу. После охлаждения останавливают вращение формы, извлекают готовое изделие и удаляют из него рыхлую массу механическим путем. В некоторых случаях горячие изделия дополнительно уплотняют при высокой частоте вращения формы на специальной центрифуге (уплотнителе). В изделиях по такой технологии развиваются высокие внутренние напряжения, для снятия которых их выдерживают в масляной бане 4 ч при 190^оС. По другому варианту в обогреваемую форму заливают расплав ε-капролактама с добавкой катализатора анионной полимеризации и приводят ее во вращение. Метод позволяет получать изделия с толщиной стенок более 15 мм, а длительность процесса зависит только от скорости полимеризации мономера.

Формование трубы из эпоксидной смолы начинают с заливки в загрузочное отверстие горизонтальной вращающейся формы с закрытыми торцами опорной жидкости (ртуть или раствор соли свинца), которая распределяется по ее внутренней поверхности слоем 1 мм. Затем форму нагревают до 140^оС, и загружают эпоксидную смолу с отвердителем, которая распределяется как более легкая по поверхности опорной жидкости, не соприкасаясь со стенками формы, и через 15-20 мин затвердевает. Форму охлаждают, останавливают, и из нее извлекают готовую трубу строго цилиндрической формы с поверхностями, не требующими обработки. Если в смолу добавить более тяжелый металлический порошок, то под действием центробежной силы он распределится на поверхности изделия, создав электропроводящий слой, который при заземлении отводит статическое электричество или в качестве экрана защищает от электромагнитных излучений. Тонкую оболочку можно разрезать по образующей и получить пленку, которую сформировать другим методом сложно из-за медленного отверждения смолы и повышенной ее адгезии к металлам.

Центробежное формование – распространенный метод изготовления листовых заготовок для пуговиц из полиэфирных смол, например, полиэтиленгликольмалеинатов. Смолу с отвердителем заливают в цилиндри-ческую форму диаметром 40-150 см и высотой 40-60 см и отверждают при частоте ее вращения 90-150 об/мин и 20^оС. Центрифугу останавливают, когда материал недоотвердился, но уже приобрел прочность, достаточную для дальнейшей переработки. Заготовку извлекают и распиливают на две части, которые выгибают в листы, и из них вырубают и доотверждают пуговицы.

Центробежным формованием изготавливают стеклопластиковые цилиндрические и конические изделия (трубы, контейнеры, обтекатели) диаметром до 1 м, высотой до 3 м и толщиной 2-12 мм. Изделия диаметром до 20 см делают на карусельном многопозиционном столе, в гнездах которого на вращающихся опорах стоят 4 формы с частотой вращения 280-1100 об/мин, нагреваемые до 170^оС. Стол последовательно поворачивается, перемещая формы из позиции загрузки (напыления) смесью рубленого стекловолокна и смолы с отвердителем, которая равномерно выбрасывается сжатым воздухом на внутренние стенки из шланга с пистолетом, сначала в позицию подпрессовки резиновым мешком, вводимым внутрь и раздуваемым воздухом (элемент пневмоформования), а затем в позицию выгрузки.

Прокатка - метод низкотемпературной обработки пленок, листов, труб, профилей или полуфабрикатов этих изделий из термопластов с целью повышения их прочности или придания требуемых размеров. При прокатке реализуются вынужденная высокоэластичность материала, ориентация надмолекулярных структур и уплотнение «рыхлого» полимера, что уменьшает число дефектных зон. В кристаллических полимерах это сопровождается разрушением сферолитов с образованием более мелких подвижных структур и даже частичной аморфизацией, приводящей к снижению их плотности и росту прозрачности. Распространена непрерывная продольная прокатка листов и пленок между валками, вращающимися в противоположных направлениях без фрикции, в интервале между температурами хрупкости и размягчения полимера. Прокатка при температуре, близкой к размягчению, дает изделия с гладкой поверхностью, малой разнотолщинностью и менее склонные к усадке, чем при более низких температурах. Прочностные свойства материала улучшаются только вдоль направления прокатки, которую проводят на том же оборудовании, что и прокатку металлов – прокатные станы, двух- и четырехвалковые каландры.

Протяжка (волочение) является разновидностью метода прокатки профильных заготовок через неподвижный калибрующий инструмент и широко используется для футеровки металлических труб термопластами, например полиэтиленом высокой плотности. Трубу из термопласта при температурах ниже температуры его размягчения подвергают волочению через коническое отверстие, и внутрь нее вводят металлические трубы. Для ускорения процессов релаксации полимера, вызванных его протяжкой, совмещенную систему прогревают, в результате чего образуется футеровочный слой, плотно прилегающий к металлической поверхности.

Методом протяжки по непрерывной схеме изготовляют профильные стеклопластиковые изделия на основе термореактивных смол с ориентированным расположением волокон, обладающие исключительно высокой прочностью и жесткостью, – трубки, стержни, уголки. Стекложгуты или стеклонити сматывают с бабин и пропускают через ванну со связующим, затем собирают в пучок и протягивают через формующую головку для придания определенного профиля и частичного отверждения, после чего доотверждают в тепловой камере и разрезают на отрезки заданной длины.