3.2 Процесс литья под давлением смесевых термоэластопластов

Процесс литьевого формования ТЭП зависит от ряда факторов, к наиболее важным можно отнести:

-тип полимерного материала;

-оборудование для переработки;

-метод изготовления изделия;

-конструкция полимерного материала.

ТЭП легко перерабатывается на автоматизированном оборудовании, применяемом для термопластов (литьё под давлением, вакуумное формование, экструзия). Переработка термоэластопластов осуществляется при температурах 100-200 С.

Термоэластопласты при температуре выше 160 °С образуют расплавы, которые после впрыска в относительно холодную форму быстро отвердевают [9]. Для облегчения процесса литья необходимо поддерживать температуру, соответствующую температуре образования гомогенных расплавов, а вязкость, равномерную по всему расплаву. С повышением температуры литья под давлением прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве проходят через максимум, модуль упругости и эластичность по отскоку увеличиваются, твердость снижается.

Подобный характер изменения прочности и относительного удлинения обусловлен уменьшением ориентации макромолекул с повышением температуры литья, что подтверждается снижением усадки с 50 % при 150 °С до 10 % при 250 °С [10]. Ориентация зависит не только от температуры литья, но и от температуры формы. Чем ниже температура формы, тем выше ориентация макромолекул в поверхностном слое изделия. При переработке ниже 100 С наблюдается механо-деструкция полимеров и снижение прочности материала. Однако при слишком высокой температуре формы резко падает прочность термоэластопласта, что затрудняет извлечение из формы готового изделия или требует длительного охлаждения изделия в форме. Ориентационные процессы вызывают анизотропию свойств готовых изделий. Поэтому для уменьшения ориентации литье под давлением следует проводить при более высоких температурах и расплав впрыскивать в теплую форму. В зависимости от показателя текучести расплава термоэластопласта, технологических свойств композиции, толщины и слож­ности конфигурации изделия температура литьевой формы должна составлять 20-60 °С. Высокая скорость впрыска также снижает ориентационные процессы. Для уменьшения анизотропии свойств, отлитые изделия можно подвергать термообработке при температуре выше 100 °С.

С увеличением давления литья улучшаются заполнение формы расплавом и свойства готового изделия, повышаются относительное удлинение, эластичность по отскоку и жесткость изделия. Небольшое добавочное давление компенсирует усадку в результате охлаждения расплава в форме и способствует лучшему ее заполнению.

Конкретные параметры изготовления изделий литьем под давлением зависят от многих факторов: показателя текучести расплава термоэластопласта, реологических свойств композиций на его основе, объема и конфигурации изделия, его толщины, предъявляемых к нему требований и определяются опытным путем.

Для переработки термоэластопластов могут применяться поршневые, червячные и червячно-поршневые литьевые машины. При переработке на поршневой литьевой машине гранулы термоэластопласта нагреваются в самом цилиндре или в предпластикаторе. Максимальная температура массы достигается при пропуске через головку литьевой машины. Однако ламинарное течение расплава через цилиндр препятствует его равномерному прогреву, что имеет большое значение при переработке термоэластопластов вследствие их гетерогенности, сохраняющейся при довольно высоких температурах. Для перемешивания потока расплава можно использовать рассекатели и смешивающие головки.

Наиболее перспективными для переработки термоэластопластов являются червячно-плунжерные литьевые машины. Разогрев гранул термоэластопласта в предпластикаторе и перемешивание расплава шнеком обеспечивают равномерный прогрев расплава. Подача материала в литьевую форму осуществляется этим же шнеком, как поршнем, что обеспечивает высокие давления. Величина сдвига варьируется изменением обратного давления, прилагаемого к шнеку.

В червячной и червячно-плунжерной литьевой машине дополнительное тепло генерируется вращением шнека, поэтому температура цилиндра устанавливается на 15-30 °С ниже температуры, необходимой для получения заданной вязкости расплава. Более точное регулирование зависит от частоты вращения шнека и вязкости расплава материала.

Однако вследствие низкой усадки (менее 1 %) и высокого поверхностного трения съем изделий и извлечение материала из литниковых каналов затруднены. Поэтому целесообразно использовать формы, специально сконструированные для переработки термоэластопластов, с закругленными углами и гранями и короткими, максимально широкими литниками. Положение литниковых каналов влияет на заполнение формы расплавом. Пресс-форму следует заполнять с утолщенной части изделия.

Ввиду трудности извлечения изделий из термоэластопластов из литьевых формам, где возможно, следует применять специальные размыкающие приспособления. Съемные пальцы должны быть более длинными и оказывать давление на извлекаемые детали. Глубоко сидящие в форме изделия следует извлекать воздухом при одновременном использовании механических приспособлений.

Продолжительность цикла литья под давлением зависит от времени охлаждения формы, которое определяется ее толщиной. При переработке термоэластопластов литьем под давлением можно использовать формы, предназначенные для обычных термопластов полистирола, поливинилхлорида и др.

При повышении температуры до 50-70 С их прочностные свойства существенно понижаются, а при постоянном напряжении начинает проявляться текучесть.