13.2. Основные способы переработки полимеров в изделия

Термопласты перерабатывают в изделия на высокопроизводительном технологическом оборудовании, принцип работы которого основан на свойстве материала обратимо переходить в вязкотекучее состояние. Промышленное применение получили такие методы переработки термопластичных полимеров как литьё под давлением, экструзия, вакуум- и пневмоформование, спекание, обработка резанием.

Способ литья под давлением основан на нагреве материала до вязкотекучего состояния в специальном цилиндре литьевой машины и последующем его перемещении в литьевую форму под значительным давлением (рис.34). Полимерный материал в виде гранул подаётся в обогреваемый цилиндр машины, где разогревается до состояния текучести и затем плунжером выталкивается в оформляющую полость литьевой машины. После остывания полимер приобретает конфигурацию изделия и ввиду значительной усадки легко извлекается из формы. Этим методом получают изделия самой широкой номенклатуры массой до 10 кг бытового и конструкционного назначения.

Экструзия (или выдавливание) характеризуется непрерывностью процесса и высокой производительностью. На одном и том же оборудовании можно получать разнообразные по форме изделия. Процесс переработки этим способом осуществляется на специальных червячных машинах – экструдерах (рис.35). Перерабатываемый термопластичный материал 2 в виде порошка или гранул из бункера 1 попадает в обогреваемый рабочий цилиндр 3, переходит в вязкотекучее состояние и выдавливается шнеком 4 через формующее отверстие в головке экструдера. Этим способом изготавливают трубы, листы, плёнки, различные профили, а также наносят изоляцию на электрические провода и кабели.

В настоящее время разрабатывается новое перспективное технологическое оборудование – реакторы-экструдеры, где будут совмещены процессы полимеризации и плавление термопласта, а также формирование изделия.

Пневматическое и вакуумное формование используется для получения изделий пространственной формы из листовых материалов (рис.36). Сущность метода заключается в том, что требуемая форма нагретому до высокоэластического состояния листу придаётся с помощью сжатого воздуха (пневмоформование) или вакуума (вакуумформование). Этим методом получают изделия сложной конфигурации с большими геометрическими размерами. Это, например, корпуса теле- и радиоаппаратуры, детали автомобилей, корпуса лодок и др.

Методом спекания перерабатывают термопласты с высокой температурой плавления и большой вязкостью расплава. Этим методом чаще всего перерабатывают фторопласты и высоконаполненные полиэтилен и полипропилен. Технология спекания состоит из операций смешивания компонентов, холодного формования смеси под давлением, последующего спекания изделий и охлаждения. Спекание отформованных изделий проводят при температуре, на 5…100С превышающей температуру плавления базового термопласта.

Реактопласты перерабатывают в изделия методом прессования, литьём под давлением, центробежным формованием. Наиболее распространённым способом переработки реактопластов является прямое прессование (рис.37). Исходным сырьём при прессовании является пресс-материал – пресс-порошок, пресс-крошка и наполнители, пропитанные смолой и подготовленные к переработке. В полость матрицы пресс-формы 3 загружают предварительно таблетированный или порошкообразный материал 2. Под действием пуансона 1 и нагретой пресс-формы после определённой выдержки изделие отверждается, а затем форма раскрывается и с помощью выталкивателя 5 изделие 4 из неё извлекается.

Технологический процесс изготовления изделий из реактопластов включает следующие основные операции: подготовку материалов, их таблетирование и дозирование, предварительный подогрев таблетированного материала, загрузку его в пресс-формы, смыкание пресс-формы, подпрессовка (кратковременное размыкание пресс-формы на 1…5 с с целью удаления из пресс-формы образовавшихся там газов), выдержку под давлением, разъём формы и извлечение изделия. После завершения цикла производят очистку пресс-формы и подготовку её к следующему циклу. Обогрев пресс-формы осуществляется перегретым паром или с помощью электрического нагревателя. Для большинства термореактивных материалов время выдержки под давлением выбирают из расчёта 1,5…2,0 мин на 1мм толщины стенки изделия.

В отдельных случаях экономически выгодно изготовлять пластмассовые детали обработкой резанием. В качестве заготовок в этом случае используют листы, трубы, трубки, профили различного сечения. Иногда возникает необходимость дополнительной обработки заготовок, полученных литьём, прессованием и другими методами формообразования.

Акулич Н.В. Процессы производства черных и цветных металлов и их сплавов, Гомель 2008