3. Технологический процесс производства
Подготовка сырья и материалов
Формование изделий
Разбраковка и механическая обработка
Измельчение брака
Гранулирование
Упаковка
3.1 Краткое описание технологического процесса
На предприятие ПЭВП поступает упакованным в полиэтиленовых мешках массой 25 кг на грузовых машинах, а титановые белила в бумажных шестислойных мешках массой 50 кг. Затем ПЭВП разгружается на складе и остается в мешках в течение 12 часов. Потом мешки распарывают и ПЭВП засыпают в емкость для хранения сырья. Так же поступают и TiO2.
Из емкости для хранения сырья, с помощью пневмотранспорта, ПЭВП поступает в смеситель, в который поступает и краситель, перемешивается, а так же подсушивается. Затем смесь поступает в бункер термопластавтомата.
Захватываясь витками червяка, смесь попадает в материальный цилиндр, нагревается и плавится, после чего впрыскивается под давлением в литьевую форму, где происходит формование изделия. Форма охлаждается водой, холодноканальная.
Отформованные изделия попадают на разбраковку и механическую обработку. Литники и забракованные изделия собирают в чистую тару и направляют на измельчение в дробилки, затем гранулируют в грануляторах. Вторичное сырье добавляют к свежему, но не более 30%.
Готовые изделия отправляются на упаковку в полиэтиленовые мешки по ГОСТ 10354 – 82 толщиной не менее 0,1 мм и отвозятся покупателю.
3.2 Фаза литья
3.2.1 Физико-химические процессы
1. В материальном цилиндре ТПА при транспортировке материала от бункера к соплу происходит его интенсивное перемешивание, расплавление (пластикация). Цилиндр может быть условно разделен на 3 зоны: зона загрузки, зона пластикации, зона дозирования.
а) В зоне загрузки твердые частицы материала захватываются витками червяка и транспортируются вперед. Условия транспортировки материала в этой зоне зависят от параметров червяка, температуры цилиндра и червяка, формы гранул. Уже здесь материал перемешивается в результате смещения слоев. Увеличение диаметра червяка и глубины канала в зоне загрузки приводит к повышению производительности.
б) В зоне пластикации, по мере продвижения вдоль цилиндра, материал разогревается и размягчается. В этой зоне материал из твердого переходит в вязко-текучее состояние и одновременно состоит из твердых и проплавившихся гранул. При дальнейшем продвижении вперед гранулы смешиваются с расплавом и тоже плавятся. Размягчение материала сопровождается его уплотнением в межвитковом пространстве. Сжатие материала достигается изменением глубины канала. Степень сжатия для аморфных полимеров 1,5 – 2,5.
в) В зоне дозирования материал полностью находится в вязко-текучем состоянии. Здесь материал разогревается и приобретает заданную температуру. Циркуляция расплава в каналах червяка создает условия для хорошего перемешивания. Расплав подвергается интенсивным деформациям сдвига, что способствует выделению тепла.
Суммарный поток материала состоит из 4 потоков: основного – вызванного вращением червяка относительно поверхности цилиндра,
обратного – возникающего под действием градиента давления, поперечного – возникающего в нормальном сечении канала червяка и обеспечивающего смещение материала, а так же потока утечек между гребнями витка червяка и внутренней стенкой цилиндра.
Как и при экструзии, температура расплава определяется не только режимом работы внешних источников тепла, но и тепловыделениями от внутреннего трения. В отличии от процесса экструзии процесс пластикации пластмасс в литьевых машинах является циклическим. Их червяки имеют длину на 30-40% меньшую, чем у экструдера.
2. Процесс формования изделий в литьевой форме начинается с момента поступления материала в форму. Форма охлаждается, что вызывает охлаждение и усадку материала. В результате затвердевания материала в литниковом канале форма изолируется от цилиндра. Дальнейшее охлаждение изделия в форме продолжается без притока новых порций из цилиндра и давление в форме снижается. Если сопло отводят до полного затвердевания литника, то снижение давления ускоряется из-за обратного истечения материала. После охлаждения изделие извлекается.
Основными факторами, влияющими на процесс заполнения формы, являются свойства и температура материала., давление, конструкция формы. Если форма подогрета до высокой температуры, то условия заполнения облегчаются, и давление для заполнения формы снижается.
Для заполнения форм сложной конфигурации требуются более высокие скорости литья. При этом необходимо повысить давление литья и повышенное усилие запирание формы. Давление литья влияет на качество изделий. Изменение выдержки под давлением способствует повышению плотности отливки, но при этом отливку трудно извлечь из формы. Так же это приводит к повышению скоростей впрыска, к более плотной компоновке молекул, что повышает качество изделий (повышается прочность при растяжении, сжатии, изгибе; повышается ударная вязкость, уменьшается усадка).