Розділ II. Методи переробки пластмас у вироби

§ 3. Основні методи переробки пластмас

Методи переробки пластмас визначаються їх фізичними і технологічними властивостями, а також формою виготовлюваних виробів. Термопластичні матеріали переробляють литтям під тиском, екструзією (видавлюванням), формуванням і каландру-ванням. Термопласти, які мають незначну пластичність, ще й пресують. Термореактивні матеріали переробляють переважно методом пресування.

Лиття під тиском є найбільш продуктивним методом виго­товлення виробів з термопластів. Схему процесу подано на рис. 192, а. Гранули полімеру 9 з бункера 8 потрапляють у ци--ліндр дозатора 11. Поршень-дозатор 10 подає певну порцію лластмаси в приймальну камеру 13. Головний поршень 12 пере­міщає цю порцію в нагрівний циліндр 14 з електронагрівни-ком 7. Розплавлена пластмаса з температурою 160—200° С видавлюється поршнем 12 крізь сопло 6 і литник 5 у порожнину рознімної, охолоджуваної водою по каналах 3 прес-форми, утвореної пуансоном 4 і матрицею 2. Після короткочасного охо-' лодження прес-форма розкривається і виріб виштовхується ви' штовхувачем 1.

Рис. 192 Виливання термопластів під тиском.

Машина розвиває тиск 60—210 Мн{м² (600—2100 кГ/см²). Зразки деталей, виготовлених цим методом, показано на рис. 192, б.

Литтям під тиском виготовляють вироби з високим ступенем точності. Процес оформлення матеріалу у виріб проходить над­звичайно швидко: один цикл у звичайних виливних машин три­ває 20—ЗО сек, а в швидкохідних—3—5 сек. Усі операції меха­нізовані і керуються спеціальним реле часу.

2. Екструзія (видавлювання)—метод переробки нагрітих до пластичного стану термопластів безперервним видавлюванням їх крізь отвір у фільєрі. Цим методом виготовляють фасонні стержні, труби, шланги, плівки.

Схему екструзійної машини показано на рис. 193,6. Прес-порошок 8 з бункера 9 надходить у циліндр 7, що має водяне охолодження 6, яке перешкоджає прилипанню полімеру до сті­нок шнека і циліндра. Шнек 5 переміщає прес-порошок у вихід­ну зону циліндра, що має електронагрівник 4. Нагрітий полімер продавлюється крізь фільєр (ґратки) 3 і потрапляє в змінну головку 2 машини. На рис. 193,6 показано головку з мундшту­ком / для виготовлення прутка. Зразки виробів, виготовлених видавлюванням, показано на рис. 193, а.

Рис. 193, Екструзія на машині шнекового типу.

Екструзія всіх видів термопластів має широке застосування. її застосовують також для нанесення ізоляційних покриттів на проводи і електричний кабель. На рис. 193, в подано схему куто­вої головки екструдера для нанесення ізоляції на провід. Кор­пус 14 головки має канал 12 для введення ізольовуваного проводу. Змотуючись з котушки 13, провід проходить через канал 12 мундштука і входить в отвір 11. Шнек 5 проштовхує нагрітий полімер у кільцевий зазор у фільєрі. Полімер обтікає провід 10, утворюючи ізоляційну сорочку.

3. Гаряче пресування полягає в тому, що прес-матеріал у вигляді порошку або таблеток з фенопластів, амінопластів та іншого завантажують у прес-форму, де на нього діють тепло (160—200° С) і тиск 15—120 Мнім² (150—1200 кГ/см².) При цьому матеріал розм'якає і під тиском розтікається по внутріш­ній порожнині прес-форми, набираючи її обрисів.

Прес-порошки є вихідним матеріалом для виготовлення біль­шості виробів з термореактивних матеріалів. Ці порошки скла­даються з кількох компонентів (узятих у певних співвідношен­нях), тонко подрібнених, висушених і старанно перемішаних. Порошок висипають у прес-форму, додержуючись точного дозу­вання. Ще краще зробити з порошку таблетки. Бажано поперед­ньо підігрівати їх в електричних термошафах до 100—120° С.

Процес пресування складається з таких операцій: дозування матеріалу, завантаження прес-порошку або таблеток у прес-фор­му, пресування, видержка при заданих тиску і температурі (для полімеризації матеріалу), виймання готової деталі з прес-форми, очищання прес-форми від залишків пластмаси. Якщо виникає потреба, то перед завантаженням матеріалу встановлюють металеву арматуру (гвинти, гайки, контакти, штири, осі і т. п.). Для їх установлення в прес-формі є відповідні гнізда.

Температуру і час видержки при пресуванні вибирають з та­ким розрахунком, щоб смола встигла повністю полімеризувати-ся. Фенопласти полімеризують при температурі 150—180° С, амінопласти—при 130—145° С. Час видержки вибирають у межах 0,5—2,5 хв на 1 мм товщини стінок виробу. Тиск виби­рають у межах 20—60 Мнім² (200—600 кГ/см²). Високий тиск потрібен для пресування пластмас з довговолокнистим наповню­вачем.

Розрізняють пряме і литтьове пресування.

4. Пряме пресування застосовують для виготовлення виробів різних форм і розмірів (переважно великих), з арматурою і без неї.

На рис. 194, а, б, в показано по переходах схему прямого пре­сування. Підігріті таблетки 4 або прес-порошок завантажують у матрицю 5. Пуансон 2 опускається при низькому тиску преса; потім переходять на високий тиск. Під дією нагрівників 1 і 6, а також тиску пуансона розігріта смола плавиться, пластмаса розм'якає і заповнює порожнину матриці (рис. 194,6). Після певної видержки пуансон піднімається, а виштовхувач 7 вики­дає виріб з матриці. Зразки пресованих виробів показано на рис. 194,г.

Рис. 194. Схеми виготовлення виробів способами прямого і литтьового пресування.

5. Литтьове пресування характеризується тим, що спресовува­ний матеріал 4 (рис. 194, д) розм'якає не в самій порожнині прес-форми 10. а в завантажувальній камері 8. з'єднаній ливни­ком 9 з прес-формою 10, в яку розм'якшена пластмаса видав­люється пуансоном (рис. 194, е}. Тиск у завантажувальній каме­рі досягає 150—200 Мнім² (1500—2000 кГ/см²), а в оформлю-вальній порожнині литтьової прес-форми не перевищує 50— 60 Мнім² (500—600 кГ/см²).

Литтьове пресування застосовують для виготовлення виробів складної форми з глибокими отворами, з різною товщиною сті­нок, з маломіцною і наскрізною арматурою. На рис. 194, є пока­зано виріб із запресованим металевим кільцем 12.

Основним устаткуванням для пресування пластмас е гідрав­лічні преси з зусиллям 0,25—10 Мнім² (25—1000 Г). Преси бувають з верхнім і нижнім тиском. В СРСР для пластмас випускають гідравлічні преси спеціального призначення напівавтома­тичної і автоматичної дії з зусиллям 0,63; 1,6; 2,5 Ми (63; 160; 250 Τ ) та ін.-

Рис. 195. Вакуумне і пневматичне формування листових термопластів.

6. Формування — найпростіший спосіб виготовлення велико­габаритних виробів з листового термопласту. При цьому методі листові термопласти нагрівають до високоеластичного стану, кладуть на спеціальну форму (матрицю) і, застосовуючи потріб­ний тиск, надають виробу належної форми. Найбільше застосо­вують пневматичне і вакуумне формування.

Одним з видів пневматичного формування є пнев-моформування з рухомим пуансоном. Нагріту заготовку кладуть на нижню камеру 5 (рис. 195, а) і виступ пуансона 4, після чого, опускаючи верхню камеру 3, що має електричний підігрівник 7, затискають краї заготовки. Потім, піднімаючи пуансон 4, вико­нують попереднє її витягування. Остаточне формування виробу відбувається внаслідок обтискання листового термопласту стис­неним повітрям, що надходить по трубі 2 у верхню камеру.

Прикладом вакуумного формування може бути виготовлення виробу з глибиною витяжки понад 100 мм, показа­не на рис. 195,6. Листовий матеріал 6 поміщають у фіксаційну рамку 7 і нагрівають електронагрівником 1. Потім лист з рам­кою кладуть на ввігнуту або опуклу форму (матрицю) 8, в якій є канали для відсмоктування повітря. Остаточно оформляють виріб за допомогою вакуумного насоса, під'єднаного до труб­ки 10.

Формуванням з органічного скла виготовляють деталі для скління літаків і автомобілів, а також абажури, розсіювачі і від­бивачі світла. З вініпласту формують санітарно-технічні при­строї, ванни. З поліетилену виготовляють порожнисті вироби.

7. Відцентрове лиття — простий спосіб виготовлення товсто­стінних великих виробів, що мають форму тіл обертання, напри­клад: шківів, зубчастих коліс, втулок, або ж довгих виробів — труб, гільз, місткостей. Розплавлений полімер заливають в обер­тову форму. Відцентрова сила відкидає його до стінок форми, і він набирає потрібних обрисів. При дальшому обертанні форми виріб охолоджується і затвердіває.

Рис. 196. Вальцово-каландровий спосіб виготовлення плівок.

8. Каландрування застосовують для виготовлення плівок і тонких листів завтовшки 0,1—1,0 мм. Про­цес складається з операцій змішу­вання пластмаси, вальцювання, ка-ландрування і охолодження.

Схему процесу виготовлення плівки з полівінілхлориду на тривал­ковому каландрі показано на рис. 196. Твердий ПВХ нагрівають і обтис­кають вальцями, внаслідок чого він перетворюється в пластичну масу. Цю масу / пропускають через на­гріті валки тривалкового каландра 2, де під високим тиском вона набирає вигляду плівки. Ще пластична, плівка, переходячи через холодильні валки 3, затвердіває. її розрізають по ширині і змо­тують у рулон 4.