19. Механическая обработка пластмасс обычно применяется:

1) для зачистки от литников, заусенцев, облоя изготовленных изде­лий;

2) изготовления деталей всеми видами резания;

3) доводки готовых деталей до размеров необходимой точности всеми видами резания;

4) изготовления деталей штамповкой;

5) шлифования и полирования.

Технология резания пластмасс принципиально та же, что и для метал­лов. Но специфические свойства пластмасс оказывают влияние на выбор ин­струмента, режимов резания и технологической оснастки.

Сопротивление резанию у пластмасс небольшое.. Однако из-за плохой их теплопроводности и малой теплостойкости большие скорости резания не приемлемы. Это связано с тем, что инструмент разогревается, термопласты плавятся, поверхность получается неровной. Реактопласты при этом могут обугливаться. Наличие наполнителей (кварца, талька, стекловолокна и др.) вызывает быстрый износ режущего инструмента. Из-за малой жёсткости не­которых материалов (например полиэтилен) при обработке надо применять зажимы, направляющие устройства, кондукторы и др.

Для механической обработки пластмасс используют обычные металло­обрабатывающие и деревообрабатывающие станки. Геометрия инструмента для резания пластмасс имеет особенности:

- задний угол принимается несколько большим, чем при обработке ме­таллов, обычно 11-12°, что способствует повышению стойкости ин­струмента;

- передний угол, вследствие низкой прочности пластмасс, принимается значительно большим, чем у режущих инструментов для металлов, обычно 15-20°;

- вследствие образования большого количества стружки при резании пластмасс канавки для отвода стружки делают более глубокими.

Удаление заусенцев (литников, облоя) производится напильниками, аб­разивными кругами и лентами, но в условиях массового производства при­меняют полуавтоматические и автоматические установки.

Для резки (распиливания) тонких листовых материалов используют гильотинные ножницы, для толстых плит - дисковые и ленточные пилы.

Штамповка. Наиболее распространены такие виды штамповки, как вырубка и пробивка. При этих технологических операциях могут подогре­ваться материал и инструмент, как одновременно, так и по отдельности.

Вырубка - полное отделение материала по замкнутому (наружному) контуру, когда отделяемая часть является изделием. Операция выполняется на различных штампах, материал укладывается в один или несколько слоев, количество слоев зависит от вида материала и его толщины.

Пробивка - полное отделение одной части материала от другой по замкнутому (внутреннему) контуру для образования отверстий и пазов. От­деляемая часть является отходом. Выполняется операция с помощью про­бивных пуансонов различных конструкций.

Сварка

Сварка применяется для неразъёмного соединения пластмассовых де­талей или полуфабрикатов - плёнок, листов, труб.

Сущность процесса сварки - свариваемые участки поверхностей нагре­вают до расплавления и соединяют при сравнительно небольших давлениях (0,5-1 МПа). При этом происходит взаимная диффузия молекулярных цепей свариваемых материалов в зоне контакта.

Основные способы сварки.

Сварка горячим газом осуществляется с помощью сварочного пистоле­та - стальной трубы с электроспиралями. Через трубу пропускают сжатый воздух или инертный газ (для легкоокисляющихся полимеров) и направляют струю на место соединения, на которое можно накладывать сварочный пру­ток из того же материала.

Сварка горячим инструментом - свариваемые поверхности оплавляют при контакте с нагретым металлическим инструментом (пластина, ролик, жа­ло паяльника и др.), после чего соединяют под давлением.

Высокочастотная сварка - материалы помещают между двумя элек­тродами в поле тока высокой частоты. За счёт диэлектрических потерь в сва­риваемых материалах выделяется теплота. Установки выполняются с элек­тродами в виде плит или роликов. Высокочастотную сварку обычно приме­няют для соединения полярных пластмасс.

Для неполярных плёнок применяют термоимпульсную сварку. Два электрода покрыты фторопластовой плёнкой во избежание прилипания сва­риваемых материалов. Электроды нагреваются практически мгновенно за счёт подачи мощного импульса тока. Свариваемая плёнка подаётся между электродами.

Ультразвуковая сварка. Энергия механических ультразвуковых коле­баний переходит в свариваемых деталях в тепловую. Из-за дороговизны и сложности оборудования способ применяется в случае, когда использование других методов невозможно.

Склеивание

Склеивание пластмасс широко применяется в судостроении, авиа­строении, строительстве.

Процесс склеивания внешне прост. Прочность склеивания зависит от адгезии - сцепления клеящего слоя с поверхностью соединяемых материа­лов. Используются жидкие синтетические клеи - олигомерные композиции, растворы или дисперсии полимеров с добавкой отвердителей, пластификато­ров и других компонентов. Технологический процесс склеивания следую­щий:

1) -подготовка поверхностей (очистка, обезжиривание, придание шероховатости);

2) подготовка клея, его нанесение;

3) соединение склеиваемых деталей под давлением (до 1 МПА) и выдержка.

20. Декоративная отделка изделий из пластмасс Декоративную отделку пластмассовых изделий (придание фактуры, формы, цвета) создают обычно за одну технологическую операцию литьевой машины, пресса или экструдера. Но часто возникает необходимость в деко ративной дополнительной отделке (выполнении надписей, нанесении товар­ных знаков, декоративных вставок, покрытий и т.д.).

Поверхностное окрашивание используется, когда надо изменить на­туральный цвет пластмассы.

Ко всем применяемым красителям выдвигаются следующие требова­ния:

- нетоксичность (особенно для изделий санитарной гигиены, посуды);

- стойкость к нагреванию, а также к смыванию горячими растворами;

- отсутствие химического взаимодействия между красителем и мате­риалом основы;

- стойкость красителя к свету.

Не все пластмассы имеют одинаковую способность окрашиваться. Пластмассы на основе полистирола, полиметилметакрилата, ацетилцеллюлозы хорошо окрашиваются. Некоторые реактопласты и полимеры на основе полиолефинов окрашиваются только после специальной предварительной обработки.

Как правило, изделия из термопластов (полистирола, полиметилметак­рилата, ацетилцеллюлозы) окрашиваются в горячих спиртовых растворах красителей, так как необходимо частичное растворение поверхности изделия. Состав раствора - спирт и глицерин по одной части (по объёму), или исполь­зуется состав на основе метилового и этилового спиртов.

Процесс окрашивания - в нагретый красильный раствор (количество красителя 0,5-3%), погружают изделия, доводят раствор до кипения и кипя­тят 3-5 минут, затем высушивают.

Другой способ окрашивания - распылением (втирание краски в отли­тые углубления).

Горячее штампование используется для выполнения небольших де­коративных вставок, товарных знаков и т.п.

Нагретую пластину-матрицу с декоративным рисунком прижимают к изделию из термопласта. Под действием давления и температуры декора­тивный рисунок проникает на определённую глубину. Между штампом и по­верхностью пластмассы помещают плёнку нужного цвета. Под действием температуры поверхность отпечатка размягчается, плавится, и происходит соединение красителя с поверхностью пластмассы.

Прессовка плёнок и декоративной бумаги. Изделия, в основном из термореактивных пластмасс, декорируют плёнками или бумагой, пропитан­ными той же пластмассой. На плёнку или бумагу наносят декоративное изо­бражение, которое помещают в форму с прессуемой пластмассой. При прес­совке изделия эти плёнки плотно прилипают к его поверхности. Для изделий из термопластов декоративную плёнку располагают между двумя прозрач­ными листами пластмассы. При прессовании слой расплавляется и соединя­ется с поверхностью термопласта.

Печатание, Этим способом наносят шрифтовые надписи, декоратив­ные рисунки, товарные знаки. Применяются либо типографские краски, либо специальные красители на основе полимеров.

Тиснение применяется при производстве отделочных плёночных мате­риалов. Тиснение придаёт плёнкам разнообразную фактуру и орнаментацию. Процесс заключается в нагревании в камере плёнки и тиснении рисунка при помощи обогреваемых валков с нанесённым рисунком.

Металлические покрытия. Металлические плёнки можно наносить на поверхность пластмасс (а также стекла и других неметаллических материа­лов) химической металлизацией и физическими методами - испарением в ва­кууме и катодным распылением в вакууме.

Наиболее распространены при металлизации пластмасс физические методы. Процесс химической металлизации будет подробно описан в разде­ле, посвящённом декоративной обработке поверхности стекла.

Технологически процессы испарения в вакууме и катодного распыле­ния в вакууме схожи между собой. Плёнки получаются в результате осажде­ния на поверхность мельчайших частиц или молекулярного дождя, создавае­мого испаряемым или распыляемым металлом. Несомненным преимущест­вом является то, что нанесение плёнок обоими методами может быть выпол­нено на одной и той же установке.

Металлизация методом испарения основана на способности некоторых металлов (Аg, А1, Аи, Си, Мg, Pt, Zn) испаряться при нагревании до темпера­туры большей, чем их точка плавления. Металл испаряется при нагревании его электрическим током. Испарение происходит в вакууме по всем направ­лениям. Поток частиц металла оседает на поверхности изделия в виде тонко­го равномерного слоя. На толщину слоя влияет расстояние до источника ис­парения, продолжительность процесса и природа исходного материала.

Металлизация методом катодного распыления основана на явлениях, наблюдаемых при прохождении тока через газовое пространство. Действие электрических разрядов в разреженных газах сопровождается переносом по­тока нейтральных атомов металла с отрицательного электрода на поверх­ность объекта, введённого в зону разряда. Поток нейтральных атомов отлага­ется на изделиях, установленных на их пути, и частично на стенках прибора. Используемый газ - водород или аргон. Напыление продолжается от 10-20 минут до нескольких часов. Из стеклянного колпака удаляют воздух, после чего закачивают газ. Под колпаком поддерживается малое постоянное давление. Катод изготовлен из металла, который предназначен для распыления. Анод выполняется из алюминия или железа. Стеклянный цилиндр предназначен для локализации разряда в рабочем пространстве, где происходит напыление.

Изделие сначала покрывают лаком для повышения адгезии. Недостаток таких покрытий - возможность их отслаивания при эксплуатации изделий.