5. Основы производства изделий из пластмасс

Переработка пластмасс – это комплекс технологических процессов, обеспечивающий получение полуфабрикатов или изделий из пластмасс с использованием специального оборудования. Технологический регламент получения изделий из пластмасс включает помимо основного процесса формования изделия целый ряд других мероприятий и операций. Одними из начальных этапов этого процесса являются проектирование рациональной конструкции изделия и формующих инструментов (формы, насадки, головки и др.), а также выбор метода переработки и его технологического режима, разработка рецептуры композиций, являющейся оптимальной для данного метода переработки и качества получаемых изделий.

Собственно процесс переработки включает в себя составление композиций и подготовку их к формованию путем гранулирования, таблетирования, сушки, изготовления изделий определенной формы и размера, а также последующий их обработки с целью повышения свойств и уровня качества путем термической обработки, подработки для удаления некоторых дефектов и т.д. Полученную смолу (полимер) охлаждают и после затвердевания измельчают, превращая в зернистый порошок или гранулы. При изготовлении композиционных пластмасс важным этапом производства является подготовка необходимых компонентов: дробление, измельчение, просеивание, сушка и т.п. Из готовой массы получают пресс-порошок, который поступает на дальнейшую переработку в изделия.

Переработка пластмасс возникла в середине XIX в. одновременно с появлением первых искусственных материалов, прежде всего нитроцеллюлозы. Вплоть до начала XX в. методы переработки полимеров в изделия копировали известные способы переработки традиционных материалов (литье, прессование, штамповка), и лишь к середине XX в. появились новые приемы переработки пластмасс, использующие специфические особенности свойств полимеров,— вакуумформование, каландрование и др. Сейчас число разнообразных методов и приемов переработки пластмасс исчисляется десятками. Выбор метода переработки для каждого конкретного пластмассового изделия определяется большим числом факторов: конструктивные особенности изделия; особенности свойств и технологические возможности выбранного полимера; условия эксплуатации изделий и вытекающие из них требования к нему (чистота и качество поверхности пластмассы, точность размеров, наличие арматуры, резьбы, знаков и др.); предполагаемая тиражность; экономические факторы.

Литье под давлением - метод формования изделий из полимерных материалов, заключающийся в нагревании материала до вязкотекучего состояния и передавливании его в закрытую литьевую форму, где материал приобретает конфигурацию внутренней полости формы и затвердевает. Это наиболее практичный и быстрый метод изготовления предметов со сложным профилем. Методом литья под давлением в основном формуются изделия из термопластичных материалов, но иногда его используют и для получения деталей из термореактивных материалов. Анализ процесса литья под давлением может быть проведен по следующим этапам: перевод материала в высокопластичное состояние – подача его в зону дозирования – накопление расплава – течение расплава в системе «сопло-форма» – течение расплава в каналах формы и формующей полости - формирование структуры изделия. Изделия, полученные литьем под давлением, отличаются зеркальным блеском и наличием (обычно на нелицевой стороне) зачищенного литника. Недостатки литья под давлением — высокая стоимость формующего инструмента, сравнительно низкая производительность при изготовлении армированных изделий и изделий сложной конфигурации.

Экструзия – метод формования в экструдере изделий или полуфабрикатов неограниченной длины продавливанием расплава полимера через формующую головку с каналами необходимого профиля. Для этого используют шнековые (червячные), бесшнековые (дисковые) и комбинированные экструдеры. В зависимости от формы отверстия мундштука экструзией можно получать непрерывные изделия — пленки, фасонные профили самого разнообразного типа, листы, трубы и шланги, а также объемные изделия. Экструзией можно получать многослойные изделия, вспененные изделия с поверхностью, имитирующей различные декоративные материалы и др. Электрические провода и кабели обычно покрывают изоляцией посредством экструзии. Этот метод переработки пластмасс применим главным образом для термопластов, но в последние годы освоено выдавливание и термореактивных материалов. Недостатки экструзии — сложность управления процессом и высокая стоимость оборудования.

Метод выдувания - получение изделий основано на действии атмосферного или избыточного давления (1,5–5 атм.) воздуха или другого газа на размягченные листы или трубки термопласта. Отмеренное количество материала формуют в виде трубы посредством литьевого формования или экструзии. Один конец трубы заплавляют и помещают в разборную форму. Подавая воздух в горячую пластмассовую трубу, ее раздувают так, что она заполняет полость формы и превращается в готовое изделие. Ha изделиях, полученных выдуванием, обычно заметны следы от мест соединения разъемных частей формы. При использовании метода выдувания заготовка приобретает конфигурацию внутренней полости пресс-формы. Этот метод используют для изготовления бутылок и других емкостей или пленок.

Вакуум-формование применяется для получения полых и открытых крупногабаритных изделий с использованием листовых термопластичных материалов. Лист термопласта толщиной до 6,5 мм и шириной до 2 м осторожно нагревают до размягчения, затем помещают между половинками разъемной металлической формы с отверстиями для подачи воздуха. Под действием разряжения нагретая заготовка вытягивается и принимает очертание формы. После этого заготовку охлаждают и она затвердевает. Готовые изделия получают на вакуум-формовочных машинах несложной конструкции и небольших габаритов. Вакуумное формование применяется для изготовления деталей кузовов автомобилей и автобусов, облицовочных деталей машин. Изделия отличаются правильной формой, высокой точностью и красивым внешним видом. Дополнительным преимуществом является использование недорогих штампов и оборудования.

Формование из листового материала (штампование) применяется при переработке термопластичных материалов и получении из них изделий сложной формы с большой поверхностью и малой толщиной стенок (формочки для кисломолочных продуктов, футляры, мыльницы).При штамповании листы размягченного термопласта прижимают к матрице и опускают пуансон, формующий изделие.

Метод заливки применяют для изготовления изделий из компаундов или герметизации и изоляции компаундами изделий электронной и радиопромышленности. Компаунды – это полимерные композиции на основе полимерного связующего с добавками пластификаторов, наполнителей, отвердителей и др. Жидкий материал (пластизоль) заливают в полую форму, где путем вращения его распределяют по стенкам с последующим удалением избытка пластизоли. На внутренней поверхности формы остается слой материала, который при нагревании превращается в эластомер. После охлаждения готовое изделие извлекают из формы. Точность изготовления, возможность получения деталей сложной конфигурации и низкие производственные затраты – главные преимущества этого процесса.

Прессование - это метод для формования преимущественно реактопластов. Сущность прямого прессования состоит в следующем. Пресс-порошок засыпают в оформляющую полость матрицы предварительно нагретой пресс-формы. Пресс-форма закрывается, подается давление, материал переходит в полужидкое состояние и заполняет пространство между матрицей и пуансоном. При выдержке пресс-форм под давлением пресса и температуре 160-185 °С происходит отверждение пластмассы (переход в неплавкое и нерастворимое состояние). После этого пресс-форму открывают и извлекают отформованное изделие, еще горячее, но уже не способное размягчаться. Поверхность прессованных изделий, как правило, без зеркального блеска и с заусеницами (облоем). Прессованием можно получать изделия сложной формы, разнообразных размеров и толщины. П

1

литовым методом получают слоистые пластики: текстолит, асботекстолит, гетинакс и др.Недостатки прессования — низкая производительность и трудность достижения высокого уровня автоматизации.

Ламинирование – получение слоистых пластиков из бумаги или ткани, пропитанной термореактивной смолой. Формуют простые предметы – листы, стержни или трубы. Под воздействием температуры и давления слои спекаются. Толщина слоистого материала определяется числом листов, помещаемым между пластинами пресса. Декоративные ламинаты, имитирующие различные породы дерева, мрамор и цветные плиты широко применяются для изготовления столешниц и облицовки стен. В производстве слоистых материалов для промышленного использования в качестве пропитки используются формальдегидные смолы, а в производстве светлоокрашенных декоративных материалов  меламиновые, полиэфирные и эпоксидные смолы.

Каландрование применяют для получения пластин, листов и пленочных материалов. Для этого полимер с соответствующими добавками пропускают через каландр, состоящий из нескольких пар валиков, лежащих один над другим.

Намотка применяется для изготовления изделий типа тел вращения. Исходными материалами для намотки являются нити (преимущественно стеклянные) и жидкотекучие полимерные материалы. Способом намотки изготовляют цилиндрические оболочки, колпаки-обтекатели, трубчатые и другие изделия.

Изделия из пластмасс получают также сваркой, склеиванием и обработкой резанием. Сваркой обрабатывают пластмассы для получения неразъемных соединений с применением присадочного материала (прутки, пасты и др.) и без него. Выбор способа сварки определяется технологическими свойствами свариваемого материала. Склеиванием получают неразъемные соединения пластмасс между собой, с металлами, резиной и т.д. Обработка пластмасс резанием применяется как самостоятельный метод изготовления деталей и изделий, так и отделочно-доводочный способ после предварительного формования изделий.

Механическую обработку изделий из пластмасс применяют с целью: изготовления точных деталей; изготовления деталей из листовых пластиков; удаления литников, облоя, пленки в отверстиях и т.п., отделки; более экономичного изготовления деталей сложной конфигурации; изготовления деталей в условиях единичного и мелкосерийного производства. К методам механической обработки пластмасс можно отнести: расточку, шлифование, фрезеровку, резку, полирование, нарезание резьбы и др.