18. Экструзия

Экструзия - непрерывное выдавливание материала через форму, имеющую канал определённого сечения. Экструзию используют для получе­ния плёнок, листов, труб, профильно-погонажных изделий, а также для гра­нуляции пластмасс.

Гранулированные термопластичные материалы (полиэтилен, поливинилхлорид и др.) разогреваются в первой зоне шнекового экструдера. Во вто­рой и третьей зонах они пластифицируются. Затем они выдавливаются в виде фасонного стержня через фильтр в холодильную и калибрующую насадку экструдера. Готовое изделие охлаждается в водяной ванне. Затем в зависимо­сти от размера сечения сматывается в рулоны или нарезается на куски дли­ной 6-8 метров. Плёнки производятся двумя способами. Первый способ - экструзия с раздувом. Из цилиндра экструдера через круглощелевую головку расплав выходит в виде горячей трубы. Внутрь трубы подаётся сжатый воздух, кото­рый раздувает трубу в плёночный рукав требуемого диаметра. Рукав охлаж­дается снаружи воздухом. Далее он попадает в зажимные валки, где склады­вается. Затем отрезаются кромки, и полученные два полотна наматываются на валки. Этим способом можно получать плёнку толщиной 40-10"⁶м±10%. Второй способ - прямая экструзия через плоскощелевую головку. После го ловки горячая плёнка попадает в охлаждающую водяную ванну, потом по валкам подаётся на обрезку и намотку. При производстве листов (материал толщиной более 0,5 мм относят к листам) полимер в виде горячего полотна выходит из плоскощелевой голов­ки на гладильные валки, которые служат для калибрования, придания глянца полотну или нанесения рисунка на поверхность. При производстве труб выходящая из головки горячая труба калибру­ется путём фиксации её диаметра в результате плотного прижатия к холод­ной внутренней поверхности металлической втулки (калибрующей насадки) сжатым воздухом. При изготовлении методом экструзии полых изделий (бочек, фляг, ка­нистр, игрушек и т.д.) внутрь трубчатых заготовок подаётся сжатый воздух, они раздуваются в форме и охлаждаются. При получении гранул расплав продавливается в виде прутков червяком экструдера через отверстия в решётке гранулирующей головки. Сечение от­верстий соответствует сечению получаемых гранул. К корпусу головки кре­пится ротор с лопастями, на которые установлены ножи. Выдавливаемые из головки прутки нарезаются вращающимися ножами на гранулы, которые ох­лаждаются холодным воздухом.

Формование

Широко используется для получения различных деталей, преимущест­венно из термопластов. Технологические схемы формования зависят от свойств формуемых материалов, требований к качеству изделий, а также производительности процесса. Все технологические процессы формования принято разделять на две основные группы:

1) формование с соприкосновением листовых пластмасс с формообра-зующими поверхностями штампов;

2) формование без соприкосновения или с частичным соприкосновени­ем формуемого материала с формообразующими поверхностями штампов.

Первая группа применяется для деталей различной конфигурации в ос­новном из полиметилметакрилата (оргстекла) и слоистых пластиков. Качест­во поверхностей деталей зависит от качества рабочих поверхностей инстру­мента. Вторая группа применяется для формования деталей относительно простой формы - сферической, параболической, каплевидной и т.д.

К технологическим процессам первой группы относятся:

а) формование между жёстким пуансоном и матрицей;

б) формование эластичным пуансоном;

в) формование между жёстким пуансоном и прижимной рамкой;

г) формование жёстким пуансоном через протяжную матрицу (вытяж­ка);

д) формование рельефное (нанесение рельефов, знаков, цифр).

К технологическим процессам второй группы относятся: е) вакуумное формование через протяжное кольцо; ж) пневматическое формование через протяжное кольцо; з) вакуумное формование в жёсткие формы; и) пневматическое формование в жёсткие формы; к) выдувание полых изделий; л) центробежное формование и др.

Технологические процессы первой группы используются для формова­ния следующих деталей и изделий:

а) пузырьков, обтекателей стёкол кабин и др. (в этом случае использу­ются винтовые прессы и пуансон и матрица из дерева, обклеенные замшей, байкой или материалами с подобными свойствами);

б) имеющих небольшие углубления, чёткий и точный рельеф (облегание рельефа достигается использованием эластичного пуансона);

в) из оргстекла с малой кривизной поверхности (материал заготовки со­прикасается лишь с поверхностью матрицы; прижимная рама накрывается листом оргстекла или байкой, что обеспечивает более равномерное остыва­ние);

г) имеющих форму тел вращения (имеет сходство с процессом холод­ной вытяжки металлов, применяется также для вытяжки термопластичных материалов; при вытяжке существенно снижается толщина стенок деталей

д) деталей, имеющих на поверхности цифры, знаки, изображения (вы­давливание осуществляется при пластическом деформировании).

С помощью технологических процессов второй группы формуются следующие детали и изделия:

е) колпаки, колпачки и крышки для изделий светотехники (нагретая за­готовка помещается на протяжное кольцо и прижимается к нему прижимами; далее включается вакуум-насос для удаления воздуха из внутреннего про­странства камеры под заготовкой, при этом возникает разность давлений и происходит формование - вытяжка деталей и изделий);

ж) детали и изделия те же, что и в е); процесс похож на предыдущий, только формование производится под действием сжатого воздуха или инерт­ного газа;

з) изделия сложной формы (шары, коробки, кюветки и др.), когда не­возможно вакуумное формование через протяжное кольцо (изделия выпол­няются вакуумным формованием в жёсткие формы «на упор», материал со­прикасается с поверхностью формы в заключительный период формования);

и) ванны, умывальники, тара, фотокюветки и др. (производится с ис­пользованием сжатого воздуха при давлении (1-25)-10⁵ МПа на специальных установках в различных по конструкции формах - цельнокорпусных, комби­нированных, реберных);

к) баки, канистры, посуда и подобные изделия из винипласта, полиэти­лена, целлулоида (является разновидностью пневматического формования в жёсткие формы);

л) больших габаритов, имеющие форму тел вращения толщиной 2-15 мм, диаметром до 1100 мм и высотой до 3000 мм (подвесные топливные ба­ки, трубки, различные ёмкости и т.д.) (при этом способе стеклянные волокна и смолы автоматически и равномерно распределяются на поверхности фор­мы, вращающейся вокруг вертикальной оси с определённым числом оборо­тов (2000-3000 об/мин); после этого в форму помещают раздуваемый под давлением резиновый мешок и нагревают заготовку до отверждения).

Технологический процесс формования состоит из следующих основ­ных операций:

- получение заготовки (резкой, штамповкой), подготовка её к нагреву;

- нагрев заготовки;

- формование;

- отделочные операции.

Для нагрева листового материала используют электрические нагрева­тельные шкафы. Нагрев оргстекла осуществляют в шахтных печах. Для неот­ветственных деталей используют нагрев инфракрасными излучателями. Не­обходимо обеспечивать равномерность нагрева. Также материал нельзя греть больше положенного времени, иначе он расслаивается, в нём происходят структурные изменения.

Температура нагрева, °С: оргстекло - 120-200, винипласт - 100-160, полиэтилен ВД - 120-130, целлулоид - 95-110, текстолит - 130-160, стекло-текстолит - 140-160.