Г. гр.2ТПС-6-20
Дисциплина «Материаловедение»
Преподаватель Бойченко Т.Е.
Занятие № 19
Тема:. Способы переработки пластмасс и их применение и ремонтном производстве Виды пластмасс: термореактивные и термопластичные пластмассы
Цель: обучить студентов, давая им систему теоретических знаний, а также практических умений и навыков;
развивать мыслительные способности, их устную и письменную речь, память, воображение, навыки самоорганизации;
содействовать воспитанию нравственных или эстетических убеждений, чувств, волевых и социально-значимых качеств
Классификация методов переработки
Переработка термопластов и реактопластов связана с протеканием широкого ряда различных физических и химических процессов. Если получение качественных изделий из термопластов определяется в первую очередь степенью завершенности процессов физического характера (нагревание, охлаждение, ориентация, кристаллизация, релаксация), то при получении изделий из реактопластов решающая роль принадлежит химическим процессам, определяющим скорость формирования пространственной сетки и ее густоту (степень конверсии).
Классификация процессов переработки термопластов основана на рассмотрении главным образом физического состояния полимера в момент формования:
1. Переработка пластмасс в вязкотекучем, пластицированном состоянии (литье под давлением, экструзия, прессование, каландрование, ротационное формование и др.) основана на способности расплава полимеров к значительным и необратимым пластическим деформациям (течению) при одновременном действии нагрева и давления.
2. Формование полимеров из заготовок, находящихся в размягченном (высокоэластическом) состоянии — это методы (вакуум- и пневмоформование, раздувное формование, горячая штамповка и др.), базирующиеся на способности нагретых полимерных материалов к значительным обратимым деформациям.
3. Производство изделий из пластмасс, находящихся в твердом (стеклообразном или кристаллическом) состоянии (штамповка, прокатка, протяжка и др.), основано на возможности полимеров проявлять вынужденную эластичность.
4. Формование полимеров без давления с использованием растворов или дисперсий — метод полива (производство пленок), ротационное формование пластизолей (изготовление игрушек), получение волокон.
Вместе с тем при переработке термопластов достаточно широко используется метод химического формования поликонденсацией мономеров, применяемый для получения крупногабаритных изделий и заготовок например из капролона В.
Классификация процессов переработки реактопластов учитывает тот факт, что исходный продукт — олигомер — имеет низкое значение молекулярной массы (200-3000), вследствие чего его вязкость на начальном этапе формования невелика. Практически во всех способах переработки реактопластов в исходном состоянии они вязкотекучи.
Полимерный высокомолекулярный продукт как таковой не существует. Он получается в результате химической реакции отверждения олигомера одновременно с формованием изделия из него, и существует только в виде изделия. С этих позиций методы переработки реактопластов, на наш взгляд, целесообразно подразделять на:
1. Методы прямого формования изделий:
· полимеризация в форме
· контактное формование
· мокрая намотка
· протяжка
· напыление на форму
· формование эластичным мешком
· пропитка в форме под вакуумом и давлением
2. Методы формования изделий из полуфабриката:
· прессование компрессионное и трансферное (пресс-литье)
· литье под давлением
· штранг-прессование
· формование из премиксов и препрегов
Как и у термопластов эта классификация не является категоричной, и, вероятно, может быть расширена и дополнена. При этом хотелось бы подчеркнуть, что основной объем пластмассовых изделий производится весьма ограниченным числом методов переработки, которым в данной книге и будет уделено основное внимание.
Выбор метода переработки
После того, как на основе анализа условий работы предполагаемого изделия, его расчета и проектирования, оценки требований к основным характеристикам был выбран конкретный полимерный материал, встает вопрос о том, каким способом его перерабатывать.
Для производства конкретного изделия так же, как и для переработки каждого полимерного материала, может быть использовано несколько различных технологий. Отсюда неизбежен выбор оптимального метода формования изделия. Здесь, и это перекликается с вопросами проектирования, первостепенное значение имеют вид, форма и размеры изделия, а также тиражность; важны и экологические аспекты производства.
Профильные (погонажные) изделия — трубы, шланги, ленты, пленки, листы, профили различных типов — как правило, получают с использованием экструдеров (червячных или плунжерных) и, в некоторых случаях, валковых машин (каландров). Штучные (единичные) изделия — большой ассортимент всевозможных изделий бытового и технического назначения — изготавливаются из термопластов литьем под давлением, прессованием, экструзионно-выдувным методом и вакуум-формованием из листов и пленок. Реактопласты перерабатываются в штучные изделия главным образом прессованием.
Емкости из термопластов — также широкий ассортимент продукции от крохотных флаконов до баков большого объема — производятся литьем под давлением (мелкая тара), экструзией полой заготовки с последующим раздувом и ротационным формованием (или химическим формованием). Емкости из реактопластов объемом в сотни кубометров получают намоткой, укладкой и напылением.
Листовые материалы и изделия из них изготавливают прессованием на этажных прессах (текстолит, декоративные слоистые пластики) или экструзией с последующим механо-, (вакуум)-пневмоформованием листовой заготовки.
Выбор материала позволяет составить достаточно полное представление о его свойствах, в частности, об особенностях и параметрах его переработки различными методами: температуре, вязкости, необходимом удельном давлении и т. д. Сопоставляя эти данные с размерами проектируемого изделия (точнее, площадью его проекции формообразующей оснастки на основные плоскости), можно оценить усилие, необходимое для смыкания и заполнения формы при литье под давлением, прессовании, формовании и т. д. Величина этого усилия позволяет выбрать соответствующий тип оборудования — литьевой машины, пресса и т. д. В некоторых случаях этого достаточно, чтобы какие-то методы сразу отпали. Тиражность также имеет большое значение при выборе способа переработки, так как она определяет требуемую производительность используемого оборудования и его количество. Возможность использования много-гнездных форм заставляет при крупносерийном производстве отдать предпочтение таким методам переработки, как литье под давлением и прессование, тогда как при изготовлении единичных изделий это могут быть иные технологии.
При определении экономической целесообразности выбора того или иного метода переработки на первый план выдвигаются вопросы производительности, качества и размерной стабильности (геометрической формы и свойств изделия). Для большинства процессов переработки стоимость оснастки весьма велика, однако количество экземпляров изделий, изготавливаемых в одной форме, может достигать нескольких сотен тысяч. Поэтому при малосерийном производстве наиболее приемлемы методы, при которых стоимость оснастки минимальна, а при крупносерийном следует учитывать в первую очередь другие факторы: стоимость и доступность сырья, количество отходов, возможность их повторного использования и т. п.
С другой стороны, качество изделия и его особые свойства (точность размеров) в известной степени предопределяют как выбор метода переработки, так и качество оснастки, соответственно отражаясь на экономичности процесса и стоимости готового продукта. Поэтому выбор оптимального способа формования должен осуществляться на основе анализа всех факторов и с учетом их важности в каждом конкретном случае. Так, при изготовлении небольших партий изделий целесообразно использовать дешевую, недолговечную оснастку из дерева, гипса, легких металлов или пластмасс. При производстве крупносерийных изделий следует применять более дорогостоящую оснастку из высококачественных сталей с хромированными оформляющими поверхностями. В первом случае качество изделий (поверхность, размерная стабильность) будет ниже и может ухудшаться с увеличением числа экземпляров. Изготовление массовых изделий оправдывает создание специальных линий с высоким уровнем автоматизации и использованием роботов-манипуляторов, что обеспечивает максимальную производительность процесса при минимальном числе трудящихся.
Литература: «Производство изделий из полимерных материалов», издательство Профессия
Домашнее задание:
1. Записать в конспект дату и тему занятия.
2. Внимательно изучить конспект, а при возникновении вопросов задать его преподавателю.
3. В конспекте ответить на вопрос:
1) Методы прямого формования изделий?
2) Методы формования изделий из полуфабриката?
4. Выполненные задания, вопросы отправляем в личные сообщения преподавателю