3.5.7. Сварка изделий из пластмасс

Одним из способов соединения изделий из термопластичных материалов является сварка. Для осуществления этого процесса необходимо кромки деталей разогреть до температуры перехода в вязко-текучее состояние, а затем соединить детали между собой, подвергая места стыка небольшому давлению. Сварка пластмасс принципиально отличается от сварки металлов, так как при ней никогда не образуется жидкой фазы.

Существует несколько методов сварки изделий из пластмасс, в зависимости от того, каким образом подводится тепло к месту стыка.

При сварке нагретым газом в качестве теплоносителя используется газ (обычно сжатый воздух), предварительно разогретый до необходимой температуры. Так, например, сварка изделий из винипласта производится воздухом, нагретым до температуры 250-280°, при давлении 0,7-0,8 атм. В качестве материала для присадочного прутка применяют слабопластифицированную полихлорвиниловую смолу. Из винипласта таким способом можно изготовить различные емкости, химическую аппаратуру, трубопроводы и т. д. Этот же способ применяется и при футеровке металлических или бетонных конструкций.

Трубы из полиэтилена сваривают при помощи специальных нагревательных элементов или спиралей, через которые пропускается электрический ток. Возможно разогревание свариваемых изделий токами высокой частоты (так сваривают некоторые пленочные материалы, например полихлорвиниловый пластикат) и ультразвуком (этот способ применим для полиэтилена).

3.5.8. Литье без давления

В ряде случаев для получения изделий можно применять метод литья без давления. Этот процесс имеет два способа осуществления в зависимости от свойств смолы. Смолы, твердеющие при нагревании, заливаются в предварительно подготовленные формы и затем вместе с ними длительное время нагреваются. Так получают листовое органическое стекло, неолейкорит, с успехом заменяющий слоновую кость, изделия из фаолита и т. д. Такой способ находит ограниченное применение из-за длительности процесса отверждения.

Созданные в последние годы эпоксидные и полиэфирные смолы обладают способностью быстро отверждаться при обычной (комнатной) температуре, без нагрева. В связи с этим технология литья таких смол весьма проста. Например, эпоксидная смола ЭД-5 или ЭД-6 смешивается с отвердителем (полиэтиленполиамином), пластификатором (дибутилфталатом) и чугунным порошком. Смесь заливается в форму, предварительно смазанную кремнийорганической смолой. Через несколько часов готовое изделие извлекается из формы и после дополнительной термообработки может быть использовано для работы. Таким способом изготовляются штампы для вытяжки металла и формы для литья термопластов под давлением.

3.5.9. Формование

Создание смол, способных переходить из жидкого в твердое состояние под влиянием других веществ (катализаторов) при обычной температуре, позволило разработать еще один способ изготовления крупногабаритных изделий – контактное формование без давления и прессование в «резиновом мешке».

Формование без давления может быть проведено двумя способами.

Первый способ. Модель изделия (например, лодки или корпуса автомашины) покрывают слоями стеклянной ткани, пропитанной смесью полиэфирной или эпоксидной смолы с отвердителем. Под действием катализатора смола отвердевает. После этого отформованное изделие снимают с модели.

Недостатками такого способа являются вредность для здоровья рабочих, невозможность автоматизации производственного процесса, продолжительность отверждения смолы (например, при изготовлении корпуса лодки процесс полного отверждения наступает на 5-6 сутки). Это требует большого количества моделей и значительных производственных площадей. И все же описанный метод находит широкое применение для производства прогулочных и спортивных лодок, корпусов легких мор­ских судов, фюзеляжей самолетов, железнодорожных вагонов и т.д.

Второй способ заключается в том, что на модель специальным распылительным пистолетом наносят смесь мелко нарезанного стеклянного волокна, полиэфирной или эпоксидной смолы и отвердителя. Этот способ более технологичен. Существуют специальные распылительные пистолеты, предназначенные для нанесения слоя стеклопластика на поверхность любой формы.

Схема работы пистолета такова: непрерывно поступающая в него стеклянная лента разрезается специальными ножами на волокна длиной 6-10 мм. Из двух небольших бачков по полиэтиленовым шлангам подают­ся смола и отвердитель. Смешиваясь в специальном барабане между собой, а также со стеклянным волокном, они давлением сжатого воздуха выбрасываются из сопла пистолета. Попадая на поверхность модели, смесь покрывает ее ровным слоем. Повторяя процесс покрытия несколько раз, получают достаточно толстый слой войлокоподобного покрытия. Чтобы готовое изделие не приклеилось к модели, последнюю покрывают тонким слоем специальной смазки (например, кремнийорганической жидкостью № 5). После необходимой выдержки готовую деталь снимают с модели. Прочность стеклопласта, получаемого по этому способу, несколько ниже, чем по первому, но возможность автоматизации процесса и значительно лучшие санитарно-гигиенические условия труда открывают ему широкую дорогу в технику завтрашнего дня.

Один из новейших способов производства подобных изделий заключается в следующем: непрерывно поступающая лента стекловолокна нарезается ножами на волокна длиной не менее 20-25 мм. Подхваченные струёй сжатого воздуха, они подаются в камеру быстро вращающейся центрифуги. Центробежной силой волокна прижимаются к ее стенкам. Подача волокна продолжается до тех пор, пока на стенках камеры не получается лист заданной толщины. В этот момент в центрифугу впрыскивается смола, предварительно смешанная с отвердителем. Так как центрифуга продолжает вращаться, смола пропитывает образовавшийся стеклянный мат. Затем аппарат выключается, полученный цилиндр вынимают, разрезают по шаблонам на заготовки и немедленно укладывают на модель, дополнительно покрывая несколькими слоями смолы. Необходимо как можно быстрее осуществлять все процессы, чтобы смола не отвердела преждевременно. В результате получаются изделия, почти не уступающие по прочности изготовленным из ткани. Для массового производства два последних способа невыгодны, так как стеклянная ткань стоит значительно дороже стекловолокна.