Каладрирование.

это технологический процесс получение плоского бесконечного полотна определенной ширины и толщины, осуществляемый за счет деформации (течения) расплава полимера в зазоре между вращающимися валками с последующим охлаждением.

Каландры изготавливают двух-, трех-, четырех- и пятивалковыми.

Констурукция универ.4хвалькового г-образного каландра: на фундамент.плиту опираются 2 станины, соединенные поперечного травесой.Валки в станине установлены на подшипниках. Для вращения каждого из валков применяют индивидуальный привод, состоящий из электродвигателя и редуктора. Величина фрикции от 1:1 до 1:10. Рабочий орган – валки. Для повышения твердости и износостойкости поверхность валков закаливают, хромирут и полируют.

Каландрирование проводят при температурах, соотв. Нахождению пластмассы в вязкотекучем соостоянии.

Технология:

1. Смешение компонентов и нагревание композиции. 2. Формование полотна. 3.Охлаждение 4.Термообработка. 5 .Намотка или разрезание полотна.

Исходные компоненты из дозаторов загружают в смеситель, откуда смесь поступает в вальцы, где разогревается и дополнительно перемешивается в виде расплава. С вальцов масса в виде ленты подается на каландр или шнековый смеситель, а затем на каландр. Пленка полимера после каландра проходит охлаждающие валки, отводится тянущим устройством и наматывается в виде рулонов на намоточном агрегате.

Дефекты при каландровании обусловлены нарушениями температурного режима каландра, неравномерными подачами и подогревом резиновой смеси, а также непостоянной ее пластичностью. Наиболее характерными видами брака при листовании являются: негладкая поверхность, воздушные включения (пузыри), рисунок в виде «елки» на поверхности резины. В тех случаях, когда резины предназначаются для изделий, вулканизируемых неформовым методом, вредным является каландровый эффект. В таких резинах и после вулканизации сохраняется анизотропность, вследствие чего они легко раздираются.

9. Вальцевание - деформирование в ковочных вальцах заготовок из металла, резиновых смесей, пластмасс. С помощью вальцевания получают готовые детали, точные заготовки для штамповки и др.

Наиболее распространенным периодическим методом смешения является вальцевание, когда гомогенизация достигается за счет многократного пропускания массы через зазор между вращающимися валками. Валки располагаются параллельно друг другу и вращаются в противоположные стороны с различной скоростью. Отношение окружных скоростей валков называют фрикцией.

Вследствие прилипания расплава к поверхности валков происходит втягивание его в межвалковый зазор. По ходу движения расплава зазор между валками уменьшается. Поэтому движение расплава происходит как бы с подпором. Через широкий зазор между валками массы втягивается больше, чем пропускается в узкой части. Поэтому возникает избыточное давление и масса в центре потока начинает течь в обратную сторону.

На входе в межканаловый зазор давление меньше, чем в самом зазоре, поэтому масса внутри слоя течет в обратную сторону, в следствии чего между валками возникают два циркуляционных вихря, обеспечивающих перемешивание массы.

Для интенсификации смешения в межвалковом зазоре устанавливают дополнительные валки или вводят в зону противотока клин. Это позволяет сместить циркуляционную зону расплава в область малых зазоров между валками и повысить скорость сдвига.

Недостатком метода смешения на волках является значительная трудоемкость процесса, а также проявление сильного термоокисления полимера вследствие длительного контакта расплава с кислородом воздуха.

Смешение компонентов в вязкотекучем состоянии можно также проводить в закрытых смесителях роторного типа или с помощью экструдеров. Для получения композиционных полимерных материалов обычно используют одно- или двухшнековые агрегаты, а также дисковые экструдеры.

Вальцевание сопровождается рядом физических (нагревание, деформирование, ориентация) и химических (различные виды деструкции, окисление, прививка, структурирование полимеров, реакции макрорадикалов) процессов. В результате интенсивной деформации (сжатие, сдвиг, растяжение) полимерного материала в зазоре валков выделяется значительное количество тепла. Наряду с этим под влиянием напряжений сдвига в проходящем через зазор полимерном материале происходит ориентация макромолекул. Механические напряжения снижают энергетический барьер реакции инициирования окислительных процессов и облегчают термо-окислительную и термическую деструкции. Под влиянием действующих в зазоре механических напряжений может происходить и механохимическое расщепление макромолекул полимера, в особенности при умеренных и низких температурах. Этот процесс протекает по свободно-радикальному механизму, что подтверждается соответствием степени механической деструкции полимера (по молекулярной массе) и степени расхода акцепторов свободных радикалов.

При низких температурах протекают преимущественно процессы деструкции, с повышением температуры преобладающее значение приобретают процессы структурирования.

Вальцы состоят из двух литых станин 6, установленных на фундаментной плите 9, и двух валков 10, вращающихся навстречу друг другу с фрикцией 1,07. Станины имеют окна, на горизонтальных полках которых установлено по два корпуса с подшипниками 2 для валков. Корпуса подшипников заднего валка неподвижны, а корпуса переднего могут перемещаться. Обе станины с подшипниками и валками закрыты сверху траверсами таврового сечения. Перемещение передней пары подшипников осуществляется при помощи двух механизмов регулирования зазора, позволяющих создавать рабочий зазор между валками.

Регулировочные (нажимные) винты приводятся в движение от индивидуальных электродвигателей через двухступенчатые червячные редукторы или вручную при помощи маховичка. Для ограничения раздвижки валков установлены конечные выключатели, которые при аварийном состоянии выключают привода электродвигателей.

Перед началом работы валки нужно подогревать до их рабочей температуры, а после работы постепенно охлаждать во избежание резких перепадов температуры, приводящих к внутренним напряжениям.

Подогрев валков применяется в качестве меры, устраняющей термические напряжения, вызываемые внезапным подъемом или падением температур, что ведет к местным разрушениям или даже поломкам валков.

Более совершенным и надежным является подогрев валков горячей водой, паром, газовыми горелками и электрическими нагревателями.

11. Прессование. Формование.

Прессование

Прессованием называется процесс обработки материала давлением с целью уплотнения, придания ему нужной формы. Это один из старейших методов переработки полимеров.

Основным фактором, обеспечивающим образование прочного изделия при прессовании, являются силы электростатического притяжения, которые вступают в действие при сближении отдельных частиц на расстояние 10^-8см. Процесс прессования начинается с перераспределения частиц и более плотной их упаковки. Повышение давления прессования приводит к увеличению поверхности контактов в результате хрупкой деформации частиц (появление новых контактных поверхностей) или вследствие их пластичной деформации (увеличение площади соприкосновения).

С ростом давления прессования плотность и прочность изделия увеличиваются и при достаточно высоких давлениях могут достигать плотности и прочности компактного материала. При дальнейшем повышении давления плотность и прочность меняются незначительно. На этом этапе работа прессования будет в основном расходоваться на упругую деформацию прессуемого материала и инструмента.

Методы прессования классифицируются

- по величине удельного давления (усилия): прессование при высоком (более 4МПа) и низком (менее 4МПА) давлениях;

- по температуре: прессование «горячее» (170-180°С), высокотемпературное (200-210°С) и «холодное» (20°С).

«Холодное» – простейший вид прессования, дешевый, но применение его для переработки полимеров ограничено. В большинстве случаев после придания материалу формы с достаточной механической прочностью его извлекают из формы и помещают в тепловую камеру, где происходит его высушивание, сплавление (для термопластичных материалов) или отверждение (для термореактивных).

Если при повышении температуры «формоустойчивость» изделия не велика, то сплавление и отверждение проводят в форме. В этом случае одновременно кроме давления используют нагрев и даже предварительный нагрев. Горячее прессование получило более широкое распространение. Это простой и удобный способ, которым можно получить изделия хорошего качества с высокой точностью размеров. Но он все-таки достаточно громоздок и малопроизводителен

Формование без давления заключается в нагревании материала до расплавления и последующем выливании его в форму, где он затвердевает. Однако немногие полимерные материалы способны выдержать необходимую температуру без окисления или гидролиза, поэтому разновидностей этого способа переработки сравнительно мало.

Полимеризация в форме

В этом процессе материал затвердевает в форме не вследствие охлаждения, а в результате реакции поли­меризации. В случае термопластов в мономер, смесь мо­номеров или в низкомолекулярный полимер вводят соот­ветствующий катализатор. Этот процесс можно приме­нять для производства труб, листов, стержней, прутков и других изделий из полиэфиров, акриловых и стирольных полимеров.

Формование пластизолей

Это один из самых старых процессов формования метал­лов, используемый в частности для выполнения скульп­турных работ. После заполнения форму переворачивают и дают определенную выдержку. Центральное «ядро» го­рячего жидкого металла удаляют (выливают), при этом на внутренней поверхности формы остается затвердев­шая корка. Отходы в таком процессе незначительны, так как металл центра отливки используют повторно.

Описываемый метод давно применяют для формова­ния дисперсий ПВХ в пластификаторах (пластизолей). Материал наливают в форму, которая обычно вращается для получения более равномерного покрытия. Последую­щее нагревание приводит к тому, что полимер образует на поверхности формы эластичный «мешок».

При другой разновидности формования пластизолей, иногда называемой методом «окунания» (или «мака­ния»), нагретую форму погружают в материал. Таким образом, получают оболочку, которую после отверждения снимают. Оба варианта обычно применяют для изготов­ления таких изделий, как детали кукол, мягкие игрушки, мячи, перчатки, ручки, калоши и т.д.

Формование изделий из порошкообразного полимера

В настоящее время существует три основных метода формования изделий из порошкообразных полимеров. Все они заключаются в расплавлении порошкообразного полимера внутри формы. Эти методы следующие: а) про­цесс Энгеля; б) процесс Хейслера; в) ротационное фор­мование.

В первом методе используют неподвижную форму, во втором - вращающуюся горячую форму, а в третьем - форму, которая медленно вращается одновременно во­круг двух, обычно взаимно перпендикулярных осей. Последний технологический прием имеет ряд преимуществ. Отходы производства незначительны или вовсе отсутствуют. Контроль массы и толщины сте­нок изделий можно осуществлять путем точной дози­ровки порошка для каждого цикла. Кроме того, полимер в изделиях, полученных ротационным формованием, практически не ориентирован, поэтому в них отсутствуют внутренние напряжения.

цикла состав­ляет, как правило, 8 мин.

Напыление

Этот процесс представляет собой сочетание элементов технологии формования пластизолей и формования изде­лий из порошкообразных полимеров. В настоящее время в качестве покрытий все шире используют полимерные материалы. Это объясняется такими достоинствами по­лимеров, как коррозионная стойкость, хорошие электро-и теплоизоляционные свойства, износостойкость, хоро­ший внешний вид, а также способность окрашиваться в массе и давать поверхности, не проявляющие склонно­сти к прилипанию. Напыление обычно проводят «окуна­нием» или разбрызгиванием.

Окунание в порошок проводят с применением псевдоожиженного слоя. Предварительно нагретое изделие погружают в контейнер с холодным порошком, который распыляют потоком воздуха, направленным снизу вверх. Метод псевдоожиженного слоя находит применение и в других областях техники. Например, взвешенные час­тицы (стеклянные бусинки) используют в качестве теп­лоносителя при непрерывной вулканизации резины.

12.Компрессионное прессование.

Прессование – важнейший метод формования изделий из термореактивных материалов.

Компрессионное прессование(прямое ) заключается в том, что пресс-материал в виде порошка или таблеток загружается в пресс-форму и подвергается воздействию температуры и давления. При этом материал размягчается и растекается по внутренней полости пресс-формы, принимая её конфигурацию.

Компрессионное прессование - один из первых и наиболее распространенных методов получения заготовок простой формы в виде втулок, пластин, стержней, из которых после термической обработки изготавливают изделия в большинстве случаев механической обработкой на металлорежущих станках.

В качестве материалов при прессовании применяют термопласты без наполнителей, а также реактопласты (порошкообразные, волокнистые, слоистые ). Заготовки, полученные компрессионным прессование, имеют гладкую поверхность , точные размеры и поверхность, не требуют дальнейшей механической обработки.

Технологический процесс состоит из следующих операций:

1) предварительное нагревание материала;

2) загрузка материала;

3) смыкание пресс-формы;

4) подпрессовка;

5) выдержка под давлением и отверждение;

6)размыкание пресс-формы;

7) извлечение изделия;

8) очистка пресс - формы;

9) установка арматуры.

Подогрев материала проводят преимущественно в генераторах высо­кой частоты. Навеску пресс-материала в виде таблеток укладывают на подставку и помещают в камеру установки, где выдерживают в течение заданного времени. Время нагревания материала обычно выбирается с таким расчетом, чтобы температура таблеток достигала 120—160 С, которое задается по реле времени. После этого генератор выключается, а таблетки сразу же вынимают и загружают в пресс-форму. Интенсивность высокочастотного нагре­вания зависит от напряженности электрического поля, т.е, от напря­жения колебательного контура, высоты таблетки и воздушного зазора между подвижной пластиной и таблеткой. Чем меньше это расстояние, тем быстрее происходит нагревание.

Материал в матрицу пресс-формы загружается с помощью приспособ­лений и механизмов, а также вручную.

Таблетированные пресс -материалы дозируются по числу таблеток. Для порошкообразных материалов применяется весовое или объемное дозирование, для нетаблетированных волокнистых материалов — весовое дозирование.

Смыкание пресс-формы и процесс формообразования изделия осуществляется в результате опускания пуансона 3, закреп­ленного на подвижной плите пресса, и создания необходимого удельного давления.

При смыкании пресс-формы происходит дополнительное нагревание материала от стенок формы и переход его в вязкотекучее состояние. Вследствие создания удельного давления материал течет в формующей полости, приобретает конфигурацию изделия и уплотняется.

Для удаления летучих при прессовании выполняют так называемые подпрессовки, то есть периодическое кратковременное размыкание-смыкание пресс-формы. . При прессовании очень влажных материалов делают несколько подпрессовок. Число под­прессовок можно сократить, применяя большее предварительное нагре­вание.

После смыкания пресс-формы производится выдержка, при этом вновь создается избыточное давление, за счет высокой температуры происходит реакция отверждения и пресс-материал переходит в неплавкое и нераст­воримое состояние, т.е. изделие становится твердым.

уступы, которые при нажатии действуют на плиты пресс-формы и разъединяют их. При размыкании стационарных и съемных пресс- форм изделие, как правило, остается в матрице, оттуда его легко извлечь выталкивателями. При изготовлении изделий сложной конфигурации пресс-формы могут размыкаться по нескольким горизонтальным или вертикальным плоскостям разъема.

Для очистки пресс-формы обдувают сжатым воздухом с помощью пистолета. Если наплывы пресс- материала струей сжатого воздуха не очищаются, то применяют скребки, изготовленные из мягкой стали или латуни.

Особенности прессования в пресс-формах различной конструкции.

Компрессионное прессование проводится в пресс-формах открытого, полузакрытого и закрытого типа.

Открытые пресс-формы применяют для изготовления изделий коробчатого типа несложной конфигурации. Так как торец из­делия совпадает с плоскостью разъема, в пресс-формах, вследствие выте­кания избытка материала по плоскости разъема, невозможно создать высо­кое давление. Пуансон крепится к верхней подвижной плите пресса. При поднятом пуансоне 1 в оформляющую полость матрицы 3 загружа­ется пресс-материал, пуансон опускается и происходит оформление изде­лия, а затем выдержка при отверждении. Матрица закреплена на нижней неподвижной плите пресса, поэтому при подъеме пуансона во время подпрессовок и размыкания пресс-формы она остается на месте. После окончания выдержки под давлением пуансон поднимается, и изделие выталкивается выталкивателем 4, соединенным со штоком нижнего гидроцилиндра.

В полузакрытых пресс-формах (рис.3, 6) площадь загрузочной камеры несколько больше, чем площадь изделия в плоскости разъема, поэтому пуансон при смыкании упирается на отжимную кромку. Избыток пресс-материала выдавливается в загрузочную камеру, а так как пуансон плотно прижимается к отжимной кромке матрицы, то в оформляющей полости сохраняется высокое давление, облой получается тонким, и раз­меры изделия по высоте изменяются в узких пределах. Применяются полу­закрытые пресс-формы при изготовлении малогабаритных изделий в многогнездных пресс-формах или изделий, имеющих сложную геометри­ческую форму в плоскости разъема.

В закрытых пресс-фор­мах размеры пуансона соот­ветствуют размерам и конфи­гурации изделия в плоскости разъема, поэтому опускание пуансона ограничивается самим пресс-мате­риалом, т.е. он воспринимает все усилие прессования (рис.3,в). При прессовании в закрытых пресс-формах высота изделия зависит от навески пресс-материала. Если навеска больше нормы, увеличивается высота изделия. Применяется прессование в закрытых пресс-формах в основном для изготовления крупногабаритных изделий, имеющих правильную гео­метрическую форму в плоскости разъема и не требующих высокой точности размеров по высоте