Литье под давлением реактопластов

Способ переработки реактопластов включает следующие операции:

1) исходный материал при нагреве переводится в вязкотекучее состояние (т.е. пластицируется);

2) пластицированный материал перемещается в литьевую форму, где завершается процесс образования сшитого полимера. Материал при этом приобретает конфигурацию внутренней полости формы.

Способом литья под давлением можно формовать изделия из реактопластов массой до 2-3 кг.

Первые литьевые машины для переработки термореактивных материалов были плунжерного типа; пластикация и впрыск расплава реактопласта при этом осуществлялись с помощью поршня. В настоящее время реактопласты в основном перерабатываются на литьевых машинах с червячной пластикацией. Плунжерные машины используются для переработки премиксов, то есть реактопластов, приготовленных смешением термореактивной смолы с наполнителем, которые имеют вид тестообразной пасты. Они позволяют существенно уменьшить – по сравнению с червячными машинами, разрушение стеклово-локнистого наполнителя и тем самым обеспечить более высокую прочность изделий.

Существуют различные разновидности способа литья под давлением на литьевых машинах с червячной пластикацией.

Первая заключается в том, что термореактивный материал пластицируют червяком, постепенно перемещающимся в цилиндре во время пластикации по направлению к загрузочному устройству. По окончании пластикации червяк с помощью гидропривода перемещается вперед и выталкивает массу через сопло в обогреваемую форму (это является основным отличием литья под давлением реактопластов от термопластов).

Вторая, так называемая, интрузия, характеризуется тем, что заполнение формы пластицированным материалом начинается до впрыска за счет вращения червяка. После заполнения формы приблизительно на 2/3 производится впрыск недостающей части полимерной массы при поступательном движении червяка.

Литье под давлением реактопластов обладает рядом преимуществ перед другими видами переработки этих материалов, в частности, более коротким циклом изготовления изделий, возможностью полностью автоматизировать процесс, высоким качеством изготавливаемых изделий. Литье под давлением реактопластов более экономично, чем, например, прессование. Литьевая машина в 4 раза дороже пресса прямого прессования, но за счет того, что цикл изготовления изделия в ней ~ в 6 раз короче, чем при прессовании, достигается существенная экономия, особенно ощутимая при массовом выпуске изделий.

Термореактивные материалы в качестве основы содержат различные реакционноспособные олигомеры, при нагревании или под действием отвердителя переходящие в неплавкие сшитые полимеры. Содержание влаги в термореактивном материале влияет на выбор оптимальных параметров режима литья. Например, снижение влажности фенолоформальдегидной смолы при предварительной сушке сокращает время ее отверждения на 30%. Поэтому для получения высококачественных изделий из реактопластов литьем под давлением следует добиваться того, чтобы содержание влаги в исходном материале не превышало 2-3%.

Литьевые машины, используемые для получения реактопластов под давлением, могут быть классифицированы следующим образом:

1) специализированные - только для переработки реактопластов;

2) универсальные - пригодные для переработки и термопластов и реактопластов;

3) модифицированные – применявшиеся ранее для переработки термопластов, но в результате конструктивных изменений приспособленные для литья реактопластов.

Независимо от степени универсальности все литьевые машины должны обеспечивать:

1. повышенные крутящий момент на червяке и давление литья из-за большой вязкости расплава;

2. широкий диапазон регулирования окружной скорости вращения червяка;

3. высокую скорость впрыска.

Для предотвращения опасности перегрева термореактивной массы цилиндр (а зачастую и червяк) должен иметь регулируемый масляный или водяной обогрев. Термостатирование червяка устраняет локальные перегревы материала, поддерживает термическое равновесие процесса, улучшает условия перемещения материала по цилиндру, то есть сокращает время пластикации полимера.

К литьевой форме для формования реактопластов также предъявляются более высокие требования, чем к форме для литья термопластов.

Нагрев формы до 150-190⁰С делает необходимым учет термического расширения каждого элемента формы. Нагреватели и датчики температуры располагают близко к оформляющей полости.

Форма для литья под давлением реактопластов изображена на рис. 19.3.

Рис. 19.3 Схема литьевой формы для литья под давлением реактопластов.

1 – матрица; 2 – пуансон; 3 – литниковая втулка; 4 – литниковая система; 5 – оформляющая полость.

На неподвижной плите машины расположена матрица 1, а на подвижной – пуансон 2. Поверхности матрицы и пуансона, непосредственно соприкасающиеся с расплавом, называются оформляющими. Эти поверхности после смыкания образуют оформляющую полость 5 (или гнездо), где формуется изделие. В литниковой форме предусмотрены литниковая втулка 3 и литниковая система 4, которые служат для подвода расплава полимера в оформляющие полости 5. Кроме этого, предусматриваются выталкиватель готового изделия, система обогрева формы и газоотводящие каналы, представляющие собой щели шириной около 0,02 мм, расположенные против впускных литниковых каналов и предназначенных для удаления летучих, накапливающихся в оформляющей полости в процессе формования изделия из реактопластов [1].