Технологические особенности переработки полимерных материалов в изделия методом горячего прессования

Введение

В настоящее время известно значительное число способов формирования пластмассовых изделий, которые применяют в зависимости от их конструкций, типа и размеров, технических требований, предъявляемых к использованию изделий. Наиболее распространенными являются:

– прессование, применяемое для переработки термореактивных пластмасс (реактопластов);

–литье под давлением – для обработки термопластичных материалов (термопластов);

–формование – предание необходимой формы листовым термопластичным материалам.

Сущность всех этих способов обработки заключается в том, что исходное сырье подвергается обработке в специальных формах, которые называются пресс-формами, под давлением при соответствующем нагреве в процессе формирования формообразования или после него.

Литейное производство – отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продукцию называют отливкой. В процессе кристаллизации расплавленного металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок.

Для изготовления отливок применяют множество способов литья: в песчаные формы, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением, центробежное литье и др. Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью и другими факторами.

1. Технологиченские особенности переработки полимерных материалов в изделия методом горячего прессования. оборудование и оснастка

  1.1 Технические свойства пластмасс Пластмассами называются материалы, полученные на основе естественных и синтетических высокомолекулярных соединений (полимеров), способные вследствие своей пластичности принимать необходимую форму под воздействием тепла и давления.

По технологической классификации пластмассы подразделяются на термореактивные пластмассы и термопластичные пластмассы.

Термореактивные пластмассы под действием тепла и давления размягчаются, заполняют пресс-форму и переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. Материал изделия становится необратимым, т.е. при повторном нагреве он в пластическое состояние не возвращается. Допускают разгрузки пресс-форм в нагретом состоянии. К ним относятся: фенолформальдегид, селиконопласты, и т.д.

Термопластичные пластмассы под действием тепла и давления приобретают текучесть, заполняя пресс-форму, после охлаждения отвердевают, но не переходят в неплавкое и нерастворимое состояние.

При повторном нагреве они возвращаются в пластическое состояние (полистирол, полиэтилен, полиуретан и т.д.) разгрузка пресс-форм может производиться только после охлаждения. По способу переработки пластмассы могут быть разделены на следующие группы:

1.  Термореактивные пресс-порошки и пресс-материалы горячего прессования;

2.  Термораеактивные пресс-порошки и пресс-материалы холодного прессования;

3.  Термопластические порошки;

4.  Жидкие литьевые термореактивные смолы;

5.  Листовые и фасонные слоистые материалы;

6.  Пленочные материалы – стирофлекс, эфироцеллюлозные пленки и др.

Для выбора рационально способа изготовления изделий из пластмасс, необходимо знание их технологических свойств. Такими свойствами пластмасс являются: удельный объем, текучесть, скорость отвердевания, летучесть, усадка.

Удельный объем пресс-материала рассчитывается в см³/г или м³/кг. Знание удельного объема необходимо для определения объема пресс-формы.

Текучесть пресс-материала – способность материала заполнять пресс-форму под давлением при определенной температуре: определяется в мг/с. Чем меньше текучесть пресс-материала, тем больше должно быть давление прессования и наоборот.

Скорость отвердевания – характеризует продолжительность перехода пластмассы из пластического состояния в твердое. Она выражается в секундах или минутах на 1 мм толщины образца (с/мм).

Летучесть – (содержание летучих веществ и влаги) – определяется по разнице в весе до и после высушивания пресс-материала в термостате при температуре (103–105)ºС в течении 30мин; определяется в% и колеблется в различных материалах 1,5–5%. Содержание летучих веществ вредно, так как увеличивает усадку, вызывает коробление, трещины и вздутия, снижает электроизоляционные и радиотехнические свойства пластмасс.

Усадка – характеризует уменьшение размеров детали с момента излечении ее из нагретой пресс-формы до полного остывания. Исчисляется в процентах по формуле: Y= (a–b)/b∙100%, (1) где а – размер гнезда пресс-формы при температуре прессования; b – размер изделия при температуре равной 20ºС.

Существует несколько способов формирования пластмассовых изделий. Построение типового технологического процесса зависит от конструкций и назначения детали. При выборе операций и переходов изготовления деталей из пластмасс решаются следующий вопросы:

1. Подбор и дозировка компонентов: полимер, стабилизатор, пластификатор, краситель, инициатор, парообразователь и др.;

2. Образование исходного материала (пластмассы): смешение; гранулирование; растворение и т.д.;

3. Изготовление изделия (переработка материала): прессование, литье под давлением, выдувание, напыление, окунание и т.д.;

4. Доработка изделия: декоративная отделка, термообработка, механическая обработка и т.д.

 

1.2 Технологические особенности переработки полимерных материалов в изделия методом горячего прессования

 

Прямое (компрессионное) горячее прессование. При компрессионном прессовании предварительно подогретый материал загружают непосредственно в формующую полость нагретую до высокой температуры пресс-формы, после чего проводится смыкание пресс-формы, выдержка материала под давлением и отверждение.

Технологический процесс состоит из следующих операций:

1.  Предварительное нагревание материала

2.  Загрузка материала

3.  Смыкание пресс-формы

4.  Подпрессовка

5.  Выдержка под давлением и отверждение

6.  Размыкание пресс-формы

7.  Извлечение изделия

8.  Очистка пресс-формы

Рис. 1 Схема горячего (компрессионного) прессования

а) загрузка пресс-материала б) смыкание пресс-формы в) раскрытие пресс-формы и извлечение изделия