Технологический процесс.

Технология переработки пластмасс включает следующие основные стадии:

1). Приготовление материала на основе исходного полимера и подготовка его к формованию.

2). Формование полученного материала и изготовление из него изделий или полуфабрикатов.

3). Последующая обработка с целью улучшения свойств полимера или изделия (термическая обработка, механическая обработка, сварка и тд.)

Переработка пластмасс в изделия осуществляется одним из следующих способов: экструзией, литьем под давле­нием, формованием в пресс-формах, формованием в штампах, вакуумным и пневматическим формованием, сваркой, склейкой, механической обработкой.

На выбор способа оказывает влияние вид пластмасс (термореактивные или термопластичные), конфигура­ция и геометрические размеры изделия, вязкость или те­кучесть пластмассы и т. д.

Экструзия – это способ переработки полимерных материалов непрерывным продавливанием их расплава через формующую головку, геометрическая форма выходного канала которой определяет профиль получаемого изделия или полуфабриката.Экструзией (формование выдавливанием) получают изделия из термопластов в виде бесконечных труб, стержней, лент и т. п. на червячных прессах (экструдеpax).

Исходные материалы, загружаемые в пресс через бункер, нагреваются с помощью вмонтированных в пресс водяных, паровых или электрических нагревателей, пе­ремешиваются и нагнетаются шнеком (стержень со сплошной винтовой гранью вдоль продольной оси) в формообразую­щий мундштук. Выходящее из пресса изделие охлажда­ется воздухом или водой и разрезается на части нужной длины.

Литье под давлением – процесс, во время которого материал переводится в вязко-текучее состояние и затем впрыскивается под давлением в форму, где происходит оформление изделия.Литье под давлением— способ формования изделий из термопластов в вязко-текучем состоянии в литьевых машинах. Исходный материал из бункера через дозатор посту­пает определенными порциями в обогреваемый цилиндр машины. Разогретый до вязко-текучего состояния мате­риал подается поршнем или шнеком через сопло цилинд­ра в пресс-форму, заполняет ее полость и выдерживается в ней в течение некоторого времени (1—2 минуты) для фик­сации формы изделия. Затем пресс-форма раскрывается и из нее извлекается готовое изделие.

Метод характеризуется высокой продуктивностью, т.к. нагрев полимера происходит вне формы и позволяет получать поштучные изделия массой от 1 грамма до 100 кг. Существует возможность полной автоматизации производства, а механическая обработка готовых материалов сведена к минимуму.

К недостаткам относятся высокая стоимость формующего инструмента, сравнительно низкая производительность при изготовлении армированных изделий и изделий сложных конфигураций.

(К технологическим параметрам литья под давлением относятся: температура пластикационного цилиндра, температура формы, удельное давление литья и продолжительность стадий цикла).

Формование в пресс-формах— наиболее широко рас­пространенный способ изготовления изделий из термо­реактивных пластмасс. Прессование производится на гидравлических прессах под давлением 20 – 60 МПа. Пресс-материал поступает в нагре­тую до 130—200⁰С пресс-форму. Под действием темпера­туры и давления пресс-материал размягчается и заполня­ет всю полость пресс-формы, которая через некоторое время, достаточное для отверждения материала, рас­крывается, и изделие выталкивается.

Достоинства метода – простая конструкция пресс-форм и сравнительно малая стоимость оборудования.

Недостатки – низкая производительность, трудность достижения высокого уровня автоматизации и прессования изделий сложной конфигурации, с глубокими несквозными отверстиями.

Формование в штампах применяется для изготовле­ния изделий незамкнутого контура (стекла кабин, обте­кателей, козырьков и др.) из листовых термопластов (винипласта, органического стекла, полиэтилена). При формовке детали выдерживают в штампах под опреде­ленным давлением до температуры 40—45°С. Затем от­формованное изделие охлаждается в штампе для фикса­ции полученной им конфигурации. Для получения поверхности лучшего качества применяют штампы, изго­товленные из дерева или песчано-клеевой массы, а ра­бочие поверхности пуансона (одна из основных деталей инструмента, используемого при маркировке, штамповке и прессовании материалов) и матрицы оклеивают зам­шей или байкой.

Вакуумное и пневматическое формование исполь­зуется для изготовления деталей сложной пространст­венной формы (колпаков и деталей для оптики и свето­техники) из листового термопласта (органического стек­ла) с достаточно высокими оптическими свойствами, так как во время формования предварительно подогре­тый материал не скользит по оформляющей поверхности штампа. Припневматическом формовании жесткий пуансон заменяют сжатым воздухом, под давлением которого нагретый лист термопласта прогибается и принимает форму, соответствующую внутреннему контуру матрицы. Штамп для пневматического формования закрывается крышкой с отверстием для подачи сжатого воздуха. Вакуумное и пневматическое формование применяется также при изготовлении крупногабаритных изделий и из некоторых термореактивных пластмасс с высокопрочны­ми наполнителями (стеклянным волокном, стеклянной тканью).

Процесс вакуумного формования:

а) прижим заготовки вакуум-формовочной машины;
б) нагрев заготовки;
На неравномерную величину деформации, при нагреве, могут повлиять некоторые факторы:
– неравномерное движение воздуха в зоне нагрева, недопустимы сквозняки (!)
– некачественная исходная заготовка (неоднородность состава полимера, неравномерная толщина)
в) выдувка купола - создание избыточного давления в герметичной камере, верхней стенкой которого является готовый к формованию лист полимера;
г) вакуумное формование;
д) охлаждение изделия;
е) подготовка к изъятию изделия из формы.

Сварка пластмасс – процесс неразъемного соединения термопластов и реактопластов, в результате которого исчезает граница раздела между соединяемыми деталями. Сварка как метод обработки пластмасс применяет­ся для соединения деталей контактным методом с присадочным материалом или без него.

Термопласты, имеющие ограниченную пластичность при нагревании (винипласт, фторопласты и др.) свари­ваются с применением присадочного материала в виде прутков или пасты. Реактопласты (например, стеклопластики) свариваются с присадочным материалом ТВЧ (ток высокой частоты) и без него или ультразвуком.

Склеиваниеявляется одним из способов соединения пластмасс между собой, а также с металлом и другими материалами. Клеевое соединение прочнее, надежнее и экономичнее соединений на заклепках. Например, органическое стекло хорошо склеивается 3%-ным раствором полиметилметакрилата в дихлорэта­не, однако склеенная им поверхность становится мато­вой, что является существенным недостатком. Прочность клеевого соединения зависит от правиль­ного подбора клея, качества подготовки склеиваемых поверхностей, толщины клеевой пленки, точности соблю­дения режимов склеивания, конструкции соединения.

Механическую обработку деталей из пластмасс применяют с целью:

1. Изготовления более точных, чем при прессовании или литье деталей;

2.Изготовления деталей из листовых пластиков, так как эти материалы поставляют в виде листов, плит, труб и фасонных профилей;

3. Удаления литников, облоя, грата, пленки в отверстиях и т.п.

4. Более экономичного изготовления деталей сложной конфигурации;

5. Изготовления деталей в условиях единичного и мелкосерийного производства.

При механообработке пластмасс различают следующие способы:

а) разделительную штамповку;

б) обработку пластмасс резанием;

Разделительную штамповку применяют для изготовления деталей из листовых материалов. При этом выполняют следующие операции: вырубку, пробивку, отрезку, разрезку, обрезку, зачистку. Наиболее распространены операции вырубки, пробивки, разрезки, зачистки.

Обработку пластмасс резанием применяют для отделки (удаления литников, облоя, пленки и др.) после горячего формообразования деталей и как самостоятельный способ изготовления деталей из поделочных пластмасс. При этом выполняют следующие операции: разрезку, точение, фрезерование, сверление, нарезание резьб, шлифование, полирование.