Литье полимеров под давлением
Литье пластмасс под давлением применяют преимущественно для изготовления изделий из термопластов. Осуществляют под давлением 80-140 МПа на литьевых машинах поршневого или винтового типа, имеющих высокую степень механизации и автоматизации. Литьевые машины осуществляют дозирование гранулированного материала, перевод его в вязкотекучее состояние, впрыск дозы расплава в литьевую форму, выдержку в форме под давлением до его затвердевания или отверждения, размыкание формы и выталкивание готового изделия. При переработке термопластов литьевую форму термостатируют, а при переработке реактопластов нагревают до температуры отверждения. Давление литья зависит от вязкости расплава материала, конструкции литьевой формы, размеров литниковой системы и формуемых изделий. Литье при сверхвысоких давлениях уменьшает остаточные напряжения в материале, увеличивает степень ориентации кристаллизующихся полимеров, что способствует упрочнению материала и обеспечивает более точное воспроизведение размеров деталей. Давление в литьевой форме при заполнении расплавом полимера повышается постепенно и распределяется по длине оформляющей полости неравномерно вследствие высокой вязкости расплава и быстрого ее нарастания при охлаждении или отверждении. Литье пластмасс под высоким давлением позволяет изготовлять детали массой от долей грамма до нескольких килограммов. При выборе машины для формования изделия учитывают объем расплава необходимый для его изготовления, и усилие смыкания, требующееся для удержания формы в замкнутом состоянии в процессе заполнения расплавом оформляющей полости.
Метод характеризуется высокой продуктивностью. Изделия, полученные данным методом, имеют высокую прецезионность и требуют минимальной механической обработки.
Для выравнивания давления и улучшения условий заполнения формы применяют литье под давлением с предварительным сжатием расплава, инжекционное прессование, литье под давлением с наложением механических колебаний и др. методы.
57. Экструзия представляет собой непрерывный технологический процесс, заключающийся в продавливании полимерного или композиционного материала, обладающего высокой вязкостью в жидком состоянии, через формующий инструмент (экструзионную головку, фильеру), с целью получения изделия с поперечным сечением нужной формы, с последующим охдаждением
Основным оборудованием экструзионного процесса является червячный пресс или экструдер, оснащенный формующей головкой. В экструдере полимерный материал расплавляется, пластицируется и затем нагнетается в головку. В абсолютном большинстве случаев используются различные модификации одно- и двухчервячных экструдеров, называемых также червячными прессами. Иногда применяют дисковые и поршневые пластикаторы.
Экструзии поддаются практически все термопласты. Единственное ограничивающее условие - все подлежащие переработке полимеры в состоянии плавления должны обладать высокой степенью вязкости. Это необходимо для того, чтобы выходящий из формующей головки расплав не растекался, а сохранял на короткое время приданную ему форму. Высокая вязкость расплава достигается либо высокой степенью полимеризации, либо введением в полимер определенных добавок.
Схема одношнекового экструдера:
1- бункер; 2- червяк (шнек); 3- цилиндр; 4- полость для циркуляции воды; 5- нагреватель; 6- решетка с сетками; 7- формующая головка.
Зона питания (I);Зона пластикации и плавления (II);Зона дозирования (III).
Прессование.
Прямое прессование пластмасс без предварительного подогрева. Подготовленную по массе или объему дозу пресс-порошка загружают в нагретую форму где под действием температуры и давления материал принимает заданную форму и выдерживается до отверждения. Такой технологический процесс можно эффективно применять при изготовлении преимущественно изделий малой высоты, требующих засыпки порошка тонким слоем, а также изделий с малой (до 2 мм) толщиной стенок и несложной конфигурации.
Прямое прессование пластмасс с предварительным подогревом таблетированного материала. Таблетированный на гидравлических или механических таблет-машинах материал разогревается, например в генераторах 1 токов высокой частоты, до требуемой температуры и загружается в форму, где происходит процесс прессования аналогично предыдущему
Литьевое прессование пластмасс. При этом методе предварительно подогретый в нагревательном устройстве таблетированный материал загружается не непосредственно в форму, а в специальную камеру, откуда под давлением плунжера масса перетекает через литниковую систему в оформляющие полости предварительно сомкнутой формы; здесь при дальнейшей выдержке под давлением материал отверждается. Так как при литьевом прессование пластмасс давление в момент запрессовки не передается непосредственно на стенки оформляющих полостей, а повышается в них после их заполнения, появляется возможность получения изделий с тонкой и сложной арматурой.
Экструзионно-выдувное формование
Для производства полых и объемных изделий из термопластов - канистр, бочек, бутылей - наибольшее распространение получил метод экструзионно-выдувного формования.
Технологический процесс получения изделий методом экструзионно-выдувного формования складывается из операций: 1.гомогенизация расплава и выдавливание рукавной заготовки; 2.раздув заготовки в форме и формование изделия; 3.охлаждения изделия и его удаление из формы; 4.окончательная обработка готовых изделий.
Стадия раздува заготовки начинается после смыкания полуформ и защемления части контура будущего изделия пресс-кантами формы; одновременно трубчатая заготовка отделяется от формующей головки. Раздув заготовки первоначально носит «свободный» характер — изменение толщины происходит достаточно равномерно, и раздуваемый рукав имеет форму «пузыря».
В зависимости от конструкции изделия и формующего инструмента подача сжатого воздуха для формования изделия может производиться через дорн (сверху), через специальный ниппель (снизу) или через полую иглу. При последнем способе формующее отверстие очень мало и затягивается, после удаления иглы, разогретым материалом.
Стадия охлаждения начинается с момента контакта заготовки с поверхностью охлаждаемой формы и заканчивается после охлаждения наиболее толстых участков изделия, примыкающих к горловине или днищу.
Готовые отформованные изделия нуждаются в дополнительной обработке, поскольку на торцевых стенках (а иногда и на боковых) имеется избыточный материал, отжатый бортом формы. Удаление таких прибылей, обрезка пресс-кантов, горловин или ниппелей осуществляется с помощью приспособлений или вручную.
В качестве сырья используют термопластичные полимеры(полеолифины, ПВХ).
Недостатки метода: -большие отходы, которые не всегда используются для повторного применения; -ограниченность геометрии изделий; -при формировании изделий большой формы трудно обеспечить равнотолщинность стенок.
Современные технологии позволяют получать многослойные изделия, каждый слой которых несет заданную функцию (например, внутренний из химически-инертного полимера, который не взаимодействует с хранимым продуктом, средний из прочного материала для обеспечения прочностных характеристик тары, внешний из декоративного полимера, обеспечивающий красивый внешний вид).