Второй учебный вопрос. Производство изделий из пластмасс

Состояние полимеров. Полимеры – основа пласт­мacc – могут находиться в двух агрегатных состояниях: твер­дом – аморфном или кристаллическом и жидком – вязкотеку­чем. При нагреве до определенных температур они могут разлагаться.

Из термомеханической кривой видно, что аморфные полимеры при температуре Т_с переходят из стеклообразного состо­яния в высокоэластичное и затем при температуре Т_т – в вязко­текучее. Кристаллические полимеры практически не имеют зоны высо­ко-эластического состояния и при нагреве сразу переходят вязкотекучее состояние.

И сходя из зависимости дефор­мации и состояния поли­меров от температуры, пластмассы пере­рабатывают в вязкотекучем, высокоэластическом, жидком и твердом состояниях, а также производят сварку и склеивание.

Переработка пластмасс в вязкотекучем состоянии.

К основным способам переработки пластмасс в изделия в вязко­текучем состоянии относятся: горячее прессование, прессование листов и плит; литье под давлением, выдавливание.

Горячее прессование обычно применяют для изготовления де­талей из термореактивных пластмасс с порошковыми или волок­нистыми наполнителями. В исходном состоянии такие пластмассы (пресс-материалы) находятся в виде порошка, волокон, гранул или таблеток. При горячем прессовании деталей нагрев пресс-форм необходим для перевода пресс-материала в вязкотекучее состояние и последующего его отверждения (полимеризации).

Горячее прессование подразделяют на прямое и литьевое.

П рямое прессование осуществляется обычно в закрытых пресс­формах на гидропрессах; давление на пресс-материал 2 (рис.131, а), размещенный в матрице 1, передается через пуансон 3. При этом осуществляется собственно процесс прессования и отверждения пластмассы. Затем пуансон 3 поднимается в исходное верхнее по­ложение, пресс-форма раскрывается и готовая деталь 4 удаляется с помощью выталкивателя 5.

При литьевом прессовании пресс-материал 4 (рис.131, б) за­гружают не в матрицу 1 пресс-формы, а в обогреваемую загрузочную камеру 3, где он переходит в вязкотекучее состояние и затем под давлением пуансона 5 перетекает через пуансон 2 в матрицу 1 пресс-формы. После выдержки, необходимой для отверждения пресс-материала, пресс-форма раскрывается при поднятии пуансона 5, загрузочной камеры 3 и пуансона 2 и деталь 6 удаляется из формы с помощью выталкивателя 7.

Литьевое прессование позволяет получать сложные по форме детали, с глубокими отверстиями и резьбой, со сложной металлической арматурой.

Литьевое прессование производится при температуре пресс­материала 140...190 ºC, давлении 50...70 МПа и выдержке 0,5...1 мин на 1 мм толщины детали.

Прессование листов и плит осуществляется на многоэтажных гидравлических прессах между плитами, обычно обогреваемыми паром и охлаждаемыми водой. Исходным материалом служат па­кеты листового наполнителя (бумаги, тканей, древесного шпона), пропитанного фенолформальдегидной смолой. Толщина листа (плиты) определяется количеством листов наполнителя. Так полу­чают гетинакс, текстолит, асботекстолит, древесно-слоистый пла­стик, которые затем перерабатывают в детали обработкой реза­нием.

Литье под давлением производится на специальных автоматических литьевых машинах и применяется главным образом для переработки термопластов: полиэтилена, винипласта, полистирола, полиамидов и др .

П ерераба­тываемый термопласт в виде гранул или порошка из бункера 7 (рис. 132) подается дозатором 8 в цилиндр 5 с электронагревателем 4. При движении плунжера 6 доза материала перемещается в зону нагре­ва, плавится и через сопло 3 поступает в полость 2 пресс-формы 1. После выдержки в несколько секунд для затвердевания материала (этому способствует охлаждение пресс-формы водой) плунжер 6 возвращается в исходное положение, форма раскрывается и изделие с помощью выталкивателя удаляется.

Литье под давлением характеризуется высокой производитель­ностью: процесс получения изделий длится 5...20 с. Они имеют чис­тую поверхность, точные размеры и не требуют дополнительной механической обработки (за исключением удаления литников). Благодаря высокой текучести нагретого до температуры 150…300 ºC пластика и давлению 10...200 МПа литьем под давлением получают изделия слож­ной формы с различной толщиной стенок, глубокими отверстиями с резьбой, ребрами жесткости массой от нескольких граммов до 1 кг.

В ыдавливание, или экструзия, приме­няется для получения труб, прутков и про­филей различного сечения, пленок, лент, на­несения изоляции на провода и т. д. Выдавливание осуществляется на специальных червячных машинах – экструдерах (рис. 133). Гранулированный или порошкообразный термопласт из бункера 1 поступает в рабочий цилиндр 3, перемещается червяком 2 в зону нагревателя 4, переходит в вяз­котекучее состояние и затем непрерывно выдавливается через ка­либрованное отверстие в головке 6. Для образования отверстия слу­жит оправка 5. Полученное изделие проходит водяную ванну, затем в зависимости от формы и размеров сечения сматывается либо разрезается на куски определённой длины.

Разновидностью экструзии термопластов является выдавлива­ние листов и пленок.

Д ля получения листового материала применяют щелевые го­ловки шириной до 1,6 м. Выходящее полотно проходит через валки гладильного и тянущего устройства и затем сматывается в рулоны.

При производстве пленок экструдируемая труба раздувается сжатым воздухом в рукав 4 (рис. 134) определенного размера и после обжатия валками 6 наматывается в виде двойной плоской ленты на барабан 7. Толщина пленки определяется степенью разду­ва и вытяжки рукава и регулируется скоростью вращения валков 6. Этим способом получают пленку толщиной до 40 мкм.

Рис. 134. Схема изготовления пленки способом раз­дува: 1 – экструдер; 2 – головка экструдера: 3 – охлаждающее устройство; 4 – рукав; 5 – направляющие валики; 6 – захва­тывающие валики; 7 – барабан