Пластмассы с листовыми наполнителями

Гетинакс: с бумажными наполнителями, электротехнический и декоративный, химически стоек. Применение: щитки, панели.

Текстолит: с хлопчатобумажной тканью. Применение: зубчатые колеса, вкладыши подшипников.

Древесно-слоистые пластики (ДСП): наполнитель – древесный шпон, бесшумные в работе и долговечны. Детали швейных и текстильных машин.

Асботекстолит: наполнитель – асбестовая ткань, фрикционный и термоустойчивый материал.

Стеклотекстолит: наполнитель – стеклоткань, химически стоек.

Недостатки: анизотропия и невысокий модуль упругости. Применение: корпуса лодок, кузова автомашин.

Трудоемкость изготовления пластмассовых деталей ниже в 5 ... 6 раз по сравнению с металлическими за счет короткого цикла производства (малооперационность).

16.5. Резиновые материалы

Резина – продукт горячей или холодной вулканизации каучука с серой и другими добавками. Резины химически стойки, газо- и водонепроницаемы, стойки на истирание, являются электроизоляторами, имеют низкий модуль упругости (Е = 1 ...10 МПа), малосжимаемы.

Натуральный каучук (НК) имеет плотность  = 0,91 … 0,92 Мг/м³, аморфный полимер, растворяется в бензине, бензоле и др. растворителях, образуя клеи, t_раб. = 70 ... 130 С, _в = 24 ... 34 МПа.

Мягкие резины содержат 1 ... 3 % серы (S) от массы каучука, твердые (эбонит) – до 30 % S. Добавка хлористой серы обеспечивает холодную вулканизацию. Ускорители вулканизации (MgO, ZnO) – 0,5 ... 1,5 %. Наполнители резины: порошкообразные сажа, тальк, мел; тканевые – х/б, шелк, корд. Пластификаторы (парафин, стеарин, канифоль) служат для облегчения смешивания резиновой смеси, придания ей мягкости и морозостойкости. Противостарители:

вазелин и др. Красители: охра и др. Применение: ремни, рукава, шины, изоля-

ция кабелей и др. изделия из резин общего назначения.

Специальные резины

Маслобензостойкие, например, наирит, плотность  = 1,225 Мг/м³, высокая эластичность, вибростойкость, но уступает по морозо- и теплостойкости резинам общего назначения.

Теплостойкие, плотностью  = 1,7 … 2 Мг/м³, t_экспл. = 60 ... 200 С.

Износостойкие на основе каучука СКУ.

Из спецрезин изготавливают ремни, транспортерные ленты, уплотнители, манжеты, диафрагмы, гибкие шланги.

Тема 17. Изготовление деталей из пластмасс и резины

17.1. Переработка пластмасс в вязкотекучем состоянии

Прессование реактопластов осуществляется в обогреваемых пресс-формах на гидропрессах. Применяется в основном для изделий из пресс-порошков и таблеток.

Прессование прямое показано на рис. 17.1, а, б, в. Материал загружается непосредственно в полость матрицы. Прессование + выдержка + подпрессовка (подъем пуансона на 2–3 сек на 5–10 мм для выхода летучих веществ и паров влаги, выделяющихся при полимеризации – отверждении). Время выдержки 0,5 ... 2 мин на 1 мм толщины стенки детали. Подогрев электрический для реактопластов или паром для термопластов, температура поддерживается автоматикой. Предварительный подогрев (до формовки) – ТВЧ.

Изготавливают детали небольшие, средней сложности, из термореактивных материалов с порошкообразным и волокнистым наполнителями.

Преимущества: простая конструкция пресс-формы, высокая механическая прочность изделия, т. к. давление оказывается непосредственно на формуемый материал.

Недостатки: возможность повреждения тонких элементов пресс-формы и арматуры изделия, образование облоя.

Прессование литьевое (рис. 17.1, г): материал загружается в специальную камеру, где он переходит в пластичное состояние и перетекает через литниковую систему в рабочую полость пресс-формы. Перепад давления до 50 %.

а б в г

Рис. 17.1. Схемы прессования пластмасс:

а, б, в – прямое; г – литьевое;

а, б, в : 1 – пуансон, 2 – материал, 3 – пресс-форма, 4 – готовая деталь,

5 – выталкиватель

г : 1 – пуансон, 2 – загрузочная камера, 3 – литниковая плита, 4 – готовая деталь,

5 – матрица, 6 – выталкиватель

1

1

4

2

2

5

3

4

5

3

6

Преимущества: не вызывает значительных деформаций элементов пресс-формы и арматуры изделия, можно получать глубокие отверстия, устанавливать сложную и тонкую арматуру, не нужна подпрессовка, т. к. летучие вещества выходят в зазор между матрицей и литниковой системой.

Недостатки: пониженная механическая прочность и анизотропность структуры изделия из-за ориентации частиц наполнителя перпендикулярно направлению литья, необходимость высокой текучести материала, увеличенные отходы, сложнее пресс-формы.

Этим способом изготавливают сложные изделия, в т. ч. армированные.

Литье под давлением (рис. 17.2). Используются в основном термопласты, но применяются и реактопласты с хорошей текучестью. Высокие: качество материала, точность изделия и производительность. Термопласты, в отличие от реактопластов, размягчаясь под действием температуры 50 ... 70 С и давления, затвердевают не при нагреве, а при охлаждении. Материал выдавливается из обогреваемого цилиндра (t = 185 ... 280 С) в охлаждаемую водой форму. Режим литья определяют: t материала, t формы, давление, время хода, время выдержки, время паузы, сила смыкания, скорость плунжера. Производительность в 20 ... 40 раз выше, чем при прессовании.

Рис. 17.2. Схема литья под давлением:

1 – пресс-форма, 2 – изготовляемая деталь, 3 – сопло, 4 – электронагреватель,

5 – рассекатель, 6 – рабочий цилиндр, 7 – поршень, 8 – загрузочный бункер, 9 – дозатор

4

6

5

7

9

2

1

3

8

Центробежное литье применяется для изготовления крупногабаритных и толстостенных деталей из термопластов, полиамидных смол, капролактама, имеющих форму тела вращения (трубы, кольца, шкивы, бутылки, флаконы).

Выдавливание непрерывное (рис. 17.3), применяется для изготовления труб, лент, пленки, нанесения защитных оболочек на провода, кабели и т. п. из термопластов.

а б

Рис. 17.3. Непрерывное выдавливание:

а – схема установки; б – профили получаемых деталей;

1 – бункер, 2 – червяк, 3 – рабочий цилиндр, 4 – нагревательный элемент,

5 – оправа, 6 – калиброванная поковка

3

2

4

5

6

1

Используется машина с червячным винтом, имеющим частоту вращения n червяка 20 ... 200 об/мин, расплавление производится электроподогревателем и за счет трения. Для получения труб применяются оправки с отверстиями для прохода материала. Так перерабатывают  65 % термопластичных материалов. Аналогично выдавливают через кольцевую щель и раздувают сжатым воздухом пленки из полиэтилена, полипропилена и т. п., а затем сматывают в сложенном состоянии в рулон (толщина до 40 мкм, ширина до 1600 мм).

Каландрирование (вальцевание) листов и пленки из более жестких термопластов (например, поливинилхлоридов): размягченный термопласт пропускают между валками (толщина до 0,050 мм, V пленки  180 м/мин). Применяют также при производстве резиновых лент (рис. 17.4).

Рис. 17.4. Схема получения прорезиненных тканей:

1 – барабан, 2 – ткань, 3 – валки каландров, 4 – резиновая смесь

Пленки из нитратоцеллюлозы, ацетата целлюлозы, вискозы получают на поливочных машинах: разведенный в растворителе полимер через щелевое отверстие подают на движущуюся ленту конвейера. В специальных камерах растворитель испаряется, а затвердевшая пленка сматывается в рулон. Сложная установка, большой расход растворителей, пожароопасность, поэтому данный способ применяют, когда другие не пригодны (фото- и кинопленка, целлофан).

Переработка пластмасс в высокоэластичном состоянии (для крупногабаритных деталей из термопластичных листовых материалов).

Пневматическая и вакуумная формовка термопластов (винипласт, полистирол, плексиглас, целлулоид) (рис. 17.5). Нагрев листов в электрошкафах с вентиляторами для равномерности нагрева, формовка. Матрица подогрета до 40 ... 60 С. Воздух также подогревают до 50 ... 70 С. Вакуумная установка проще, но из-за небольшого вакуума нельзя обработать толстые листы ( 2,5 мм) и жесткие термопласты. Пневматическая футеровка труб пластмассой.

Разновидность – формовка без пуансона или матрицы: зажимают края заготовки и сжатым воздухом формируют в свободном состоянии сферические изделия, которые в таком случае получаются с высокой прозрачностью (колпаки кабин самолетов, детали оптики и светотехники). Применяют и комбинации различных способов, например, формовка в универсальных камерах.

Рис. 17.5. Схемы пневмо- и вакуумной формовки:

1 – матрица, 2 – формуемый материал, 3 – рабочая камера

3

3

2

2

1

1

Штамповка из листового материала применяется в основном для деталей не замкнутых в пространстве форм – козырьки, обтекатели, стекла кабин. Производится на механических и гидравлических прессах жестким или эластичным пуансоном. При штамповке оптических материалов пуансон и матрицу покрывают замшей или байкой. В пуансонах и матрицах выполняют отверстия для выхода воздуха.