|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙСтр 1 из 5Следующая ⇒
М. А. Лысаков ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС Электронный образовательный текстовый ресурс Методические материалы к разделу «Неметаллические конструкционне материалы» дисциплины «Технология конструкционных материалов» для студентов всех форм обучения укрупненной группы направлений подготовки Ресурс предназначен для более подробного изучения студентами некоторых вопросов органической химии, необходимых для правильного понимания технологии производства изделий из пластмасс. В ресурсе рассмотрено большое количество конкретных технологий производства пластмассовых изделий.
Научный редактор: доц., канд. техн. наук В. В. Алыбин Подготовлено кафедрой «Электронное машиностроение» ИНМТ УрФУ
Екатеринбург 2019 СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ........................................................................................................................... 4 1. ПОЛИМЕРЫ............................................................................................................................. 4 2. ПЛАСТМАССЫ........................................................................................................................ 9 3. ПЕРЕРАБОТКА ПЛАСТМАСС В ИЗДЕЛИЯ.................................................................... 12 3.1. Предварительная подготовка сырья............................................................................... 12 3.1.1. Смешивание............................................................................................................... 12 3.1.2. Вальцевание............................................................................................................... 13 3.1.3. Таблетирование......................................................................................................... 13 3.1.4. Сушка и предварительный подогрев...................................................................... 13 3.1.5 Гранулирование......................................................................................................... 14 3.2. Переработка полимерного сырья в изделия.................................................................. 14 3.2.1. Экструзия термопластов........................................................................................... 14 3.2.2. Производство объёмных изделий раздуванием..................................................... 15 3.2.3. Литьё под давлением................................................................................................ 16 3.2.4. Литьевое прессование.............................................................................................. 18 3.2.5. Прессование............................................................................................................... 19 3.2.5.1. Прессование фасонных изделий........................................................................... 19 3.2.5.2. Прессование листов слоистых пластмасс............................................................ 20 3.2.5.3 Прессование профильных изделий........................................................................ 20 3.2.6. Формование изделий из листовых термопластов.................................................. 21 3.2.6.1. Гибка листов............................................................................................................ 21 3.2.6.2. Нанесение тиснений на листы.............................................................................. 21 3.2.6.3. Формование объёмных изделий из листов.......................................................... 22 3.2.6.4. Штамповка объёмных изделий из листов............................................................ 23 3.2.7. Каландрование.......................................................................................................... 24 3.2.8. Нанесение полимерных покрытий......................................................................... 25 3.2.8.1. Нанесение полимерных покрытий раклей........................................................... 25 3.2.8.2. Нанесение полимерных покрытий валком.......................................................... 25 3.2.8.3. Нанесение полимерных покрытий каландром.................................................... 26 3.3. Завершающая обработка пластмассовых изделий........................................................ 26 3.3.1. Механическая обработка пластмасс........................................................................ 27 3.3.2. Сварка пластмасс...................................................................................................... 31 3.3.2.1. Ультразвуковая сварка............................................................................................ 32 3.3.2.2. Сварка трением....................................................................................................... 33 3.3.2.3. Ядерная сварка........................................................................................................ 33 3.3.2.4. Лазерная сварка....................................................................................................... 33 3.3.2.5. Инфракрасная сварка.............................................................................................. 34 3.3.2.6. Сварка током высокой частоты............................................................................. 34 3.3.2.7. Сварка горячим газом............................................................................................. 34 3.3.2.8. Сварка экструдируемой присадкой...................................................................... 35 3.3.2.9. Сварка нагретым инструментом........................................................................... 35 Библиографический список……………………………………………………………………36
ПРЕДИСЛОВИЕ
Автор рассчитывает (но не очень) на знание читателем основ школьной химии, в
ПОЛИМЕРЫ.
Полимеры – высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из большого количества повторяющихся звеньев.
(#+& ) n
звено количество звеньев
Термины моно –, олиго –, поли – греческие слова. В переводе на русский язык они означают: моно – единственный, олиго – мало, поли – много.
Полимеры получают из мономеров по реакциям полимеризации и поликонденсации.
Полимеризация – реакция, при которой молекула полимера образуется путём последовательного присоединения звеньев-мономеров к активному центру на конце растущей цепи. Различают гомополимеризацию и сополимеризацию. Гомоплимеризация – наращивание молекулы полимера звеньями одного мономера. Например:
ЭТИЛЕН – ЭТИЛЕН – ЭТИЛЕН – ЭТИЛЕН – ЭТИЛЕН – …
Сополимеризация – наращивание молекулы полимера поочерёдным присоединением двух различных мономеров. Например:
БУТАДИЕН – СТИРОЛ – БУТАДИЕН – СТИРОЛ – БУТАДИЕН – …
И гомополимеризация, и сополимеризация могут осуществляться двумя способами: раскрытием кратных связей в звеньях-мономерах и раскрытием циклических группировок в звеньях-мономерах.
Полиэтилен получается из этилена раскрытием кратных (двойных) связей в молекулах этилена.
n[СН2 = СН2] (– СН2 – СН2 –) n
кратная связь звено с раскрытой кратной связью
Таким образом, n молекул этилена соединились в цепь из n звеньев. Образовался полиэтилен.
Поли - ε - капролактам получается из ε - капролактама раскрытием циклических группировок, разрывом кольцевых молекул ε - капролактама и соединением образовавшихся звеньев в цепочку.
СН2
Н2С СН2 n ( – С – СН2 – СН2 – СН2 – СН2 – СН2 – N – ) n Н2С СН2 О Н О = С NН
Таким образом, n кольцевых молекул ε - капролактама раскрылись (их кольца разорвались по связи С – N), образовали линейные звенья и соединились в длинную цепочку – молекулу поли - ε - капролактама.
Процесс полимеризации идёт в три стадии:
1. Инициирование – превращение небольшой доли молекул-мономеров в активные центры, способные присоединять к себе другие (неинициированные) молекулы-мономеры. Инициирование осуществляется или катализатором, или каким-то внешним физическим воздействием (давлением, температурой, электрическим разрядом, ультрафиолетовым освещением и т. п.).
воздействие
М М* мономер активный центр
2. Присоединение к активному центру пассивных звеньев-мономеров, рост полимерной молекулы. При этом активность (способность присоединять новые звенья) на конце растущей цепи сохраняется.
∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙
Присоединение к активному центру всё новых и новых звеньев-мономеров может продолжаться достаточно долго. Полимерная цепочка может соединить тысячи, а иногда и миллионы, звеньев-мономеров. Как этот процесс закончится?
3. Дезактивация активного центра чаще всего происходит, когда к нему присоединяется к. л. посторонний радикал, ион или нейтральный атом.
полимерная молекула атом полимерная молекула с активным центром водорода потерявшая активность на конце растущей цепи
Есть и другие механизмы дезактивации активных центров на концах растущих полимерных молекул.
Поликонденсация – реакция получения полимера из мономера, молекулы которого содержат не менее двух реакциеспособных групп. Различают гомополиконденденсацию и сополиконденсацию. Для того, чтобы поликонденсация началась, требуется её инициировать или катализатором, или к. л. внешним физическим воздействием (давление, температура, ультрафиолетовый свет и т. п.).
R R
n HO – Si – OH ( – Si – O – ) + nH2O
R R саландиол полисилоксан
Приведён пример, в котором из n молекул саландиола при нагреве получается полимерная молекула силоксана, состоящая из n звеньев. Молекулы саландиола реагируют между собой реакциеспособными гидроксидными группами:
| | Si – О Н + Н О – Si – – Si – O – Si – + H2O,
Получается цепочка чередующихся атомов кремния и кислорода (растёт молекула полисилоксана), выделяется вода. Выделение воды или другого низкомолекулярного вещества часто происходит в реакциях поликонденсации. Но не следует этот эффект считать их признаком. Нельзя говорить, что поликонденсация есть полимеризация, сопровождающаяся образованием низкомолекулярного вещества. Известны реакции поликонденсации, в которых мономеры соединяются своими реакциеспособными группами, а низкомолекулярных веществ при этом не образуется.
Полимеры классифицируются по химическому составу (строению, структуре полимерных молекул). Именно строение молекул определяет все свойства полимеров. Различают гомоцепные и гетероцепные полимеры. Основа молекул гомоцепных (карбоцепных) полимеров – цепочка атомов углерода: – С – С – С – С – С –. В основной цепи гетероцепных полимеров атомы углерода, кремния, азота и др. чередуются с другими атомами (атомными группами); например: – Si – O – Si – O – Si – O – …
Гомоцепные (карбоцепные) полимеры:
1. Полиэтилен (– СН2 – СН2 –) n
2. Политетрафторэтилен (– СF2 – CF2 –) n
3. Полипропилен ( – СН2 – СН –) n | CH3
4. Поливинилхлорид (– СН2 – СН –) n
C1
5. Полистирол (– СН2 – СН –) n |
CH3 | 6. Полиметилметакрилат (– СН2 – С –) n | СН3 – О – С = О и мн. др.
Гетероцепные полимеры:
1. Полиформальдегид (– СН2 – О –) n
2. Полиэфирсульфон (– – SO2 – – O –) n
3. Полиамид 12 [– (CH2) 11 – C – N –] n || | O H
4. Полиэтилентерефталат (– СН2 – СН2 – О – С – – С – О –) n || || O O СН3 | 5. Поликарбонат (– О – – С – – О – С –) n | || СН3 O и мн. др.
Это, конечно, только самое начало классификации. Полимеров-конструкционных материалов сотни и тысячи. Приведённый перечень даёт представление о их разнообразии.
* * * Полимерные молекулы – длинные, иногда разветвлённые, цепи звеньев-мономеров. Их гибкость определяет многие свойства полимера. В свою очередь, эта гибкость определяется возможностью соседних атомов в цепи смещаться относительно друг друга. Мера гибкости полимерной молекулы – кинетический сегмент. Кинетический сегмент – это минимальный отрезок полимерной молекулы, который может быть загнут в кольцо.
Распространено представление, что молекулы в полимерных материалах хаотично перепутаны между собой, как ворсинки в войлоке. Это не верно. Полимеры имеют чётко выраженную надмолекулярную структуру. Молекулы складываются в гармошки, сворачиваются в спирали или приобретают к. л. другую, вполне определённую, компактную форму. Упаковавшись компактно, молекулы укладываются более-менее упорядоченно относительно друг друга. В структуре полимера образуются зоны ближнего (локального) упорядочения. Это домены. Из доменов складываются более крупные структурные элементы: сферолиты или фибриллы. Сферолиты – округлые построения доменов. Фибриллы – волокна (цепочки), построенные из доменов. Механические свойства полимеров зависят от их надмолекулярной структуры. Сферолиты придают полимерному материалу хрупкость, фибриллы – эластичность.
* * * По отношению к нагреву различают термореактивные и термопластичные полимеры. Термореактивные полимеры при первом (после синтеза полимера) нагреве сначала переходят в вязко-текучее состояние, затем, при более сильном нагреве, необратимо твердеют. До нагрева полимерные молекулы были связаны между собой относительно слабыми силами межмолекулярного взаимодействия. При комнатной температуре этих сил достаточно, чтобы не дать полимерным молекулам перемещаться, полимер находится в твёрдом состоянии. При нагреве увеличивается размах тепловых колебаний полимерных молекул, межмолекулярные силы уже не могут удерживать полимерные молекулы на месте. Молекулы получают возможность перемещаться друг относительно друга, полимер превращается в вязко-текучую жидкость. При дальнейшем нагреве между полимерными молекулами могут образоваться ковалентные химические связи, т. н. поперечные мостики. Происходит реакция сверхполимеризации, поперечные мостики “сшивают” цепи гибких полимерных молекул в жёсткую пространственную сеть. Полимер в результате нагрева необратимо твердеет. Зависимость пластичности термопластичных полимеров от температуры показывает термомеханическая кривая (рисунок 1).
tс – температура стеклования; tт – температура текучести. При температурах ниже tс молекулы термопластичного полимера упакованы компактно, уложены в домены, а домены образуют сферолиты или фибриллы. В такой структуре полимерные молекулы не могут проявить свою гибкость. Полимер выглядит как достаточно жёсткое твёрдое тело. В интервале температур tс – tт за счёт теплового движения молекул ослабевают силы межмолекулярного взаимодействия, которые плотно упаковывали молекулы в домены. У молекул появляется возможность более-менее свободно распрямляться (гармошки растягиваются, спирали и клубки раскручиваются) под действием внешней нагрузки. Этим и объясняется высокоэластичное состояние полимера. При температурах выше tт за счёт того же теплового движения молекул рушится надмолекулярная структура полимера. Молекулы могут свободно перемещаться относительно друг друга на большие (не ограниченные) расстояния. Полимер становится вязкой жидкостью.
Как видно из описания процессов, в полимере не происходит ничего необратимого. При снижении температуры он перейдёт сначала в высокоэластичное состояние, а затем в стеклообразное. При новом нагреве всё повторится сначала.
ПЛАСТМАССЫ.
Пластмассы – материалы на основе полимеров, способные при нагреве и давлении формоваться, а после устойчиво сохранять приданную форму. Пластмассы – материалы сравнительно новые. Первая пластмасса – целлулоид, была изобретена в 1869 году. Первое пластмассовое изделие – целлулоидный биллиардный шар. В 1895 году целлулоид был впервые использован в технике. Из него стали делать основу киноплёнки.
Раньше целлулоида в технике начали применять другую пластмассу – бакелит. В 1872 году немецкий химик А. Байер синтезировал из фенола и формальдегида термореактивный полимер, который получил название “фенолформальдегидная смола”. Через несколько лет Л. Бакеланд организовал крупное производство этого полимера и сумел найти техническое применение веществам и изделиям на его основе – лакам, электрической изоляции, конструкционным материалам. Память об американском химике-предпринимателе Бакеланде увековечена в техническом названии фенолформальдегидной смолы – “бакелит”.
За прошедшие с тех пор полтора века, синтезировано большое количество полимеров. На их основе создано много различных по свойствам и назначению пластмасс. Мировое производство пластмасс (250…300 млн. т) теперь сопоставимо с мировым производством стали (1, 5…1, 7 млрд. т).
Пластмассы можно разделить на термопласты и реактопласты. Поведение термопластичных и термореактивных полимеров при нагреве-охлаждении было описано выше. Пластмассы-термопласты меняют свои свойства (состояния) при нагреве-охлаждении точно так же, как термопластичные полимеры (см. рисунок 1). Про термореактивные полимеры было сказано, что они необратимо твердеют при нагреве. Пластмассы-реактопласты горячего отверждения ведут себя точно так же. Но есть ещё пластмассы-реактопласты холодного отверждения: эпоксиды, полиуретаны и др. Эти пластмассы получают, смешивая два (или больше) компонента-олигомера. В них пространственная сеть связей между молекулами образуется в результате химического взаимодействия компонентов при температуре близкой к комнатной и пластмасса необратимо затвердевает.
По количеству компонентов пластмассы можно разделить на простые (состоят из одного компонента – полимера) и сложные (состоят из двух и более компонентов). Главный компонент сложной пластмассы – полимер. Он определяет основные потребительские (служебные) и технологические свойства сложной пластмассы. Второй обязательный компонент сложной пластмассы – наполнитель. Он позволяет экономить дорогой полимер и может сильно изменять потребительские (служебные) и технологические свойства сложной пластмассы. Ещё в состав сложных пластмасс могут входить (или не входить) красители, пластификаторы, отвердители, замедлители или ускорители отверждения, стабилизаторы, антистатики и другие компоненты. Чем простая пластмасса отличается от полимера, из которого на 100 % она состоит? Пластмасса – материал определённого технического назначения. Полимер – вещество определённого химического состава. Сложные пластмассы различаются по виду наполнителей. Наполнители – порошки, пластмассы (на стадии формования изделий из них) – пресспорошки. Наполнители – короткие (10…30 мм) волокна, пластмассы – волокниты. Наполнители – тонкие листы, пластмассы – слоистые пластики. Наполнители – пузырьки газа, пластмассы – пенопласты (поропласты).
Разные полимеры в сочетаний с разными наполнителями (и другими добавками) образуют пластмассы, очень сильно различающиеся по механическим, физическим, химическим свойствам. В связи с этим, пластмассы можно классифицировать по областям применения: · для работы под действием кратковременной или длительной постоянной нагрузки: стеклонаполненные композиции полипропилена, этролы, пентапласт, полиамиды, поликарбонат, полиформальдегид, полибутилентерефталат, полиэтилентерефталат, полифениленоксид, полисульфон, полиимид, фенопласты, аминопласты, текстолиты, стеклотекстолиты и др.; · для получения эластичных изделий: полиэтилены, полипропилен, пластифицированный поливинилхлорид, фторопласты, полиуретаны, полиамид 12, сополимеры этилена с пропиленом и винилацетатом и др.; · для работы при низких температурах: полиэтилены, сополимеры этилена с – бутиленом и пропиленом, полипропилен морозостойкий, фторопласты, поли-4-метилпентен-1, полиамиды, поликарбонат, полиоксадиазол, полибензоксазол, фенилон, полиалканимид, полиарилаты, полисульфон и др.; · антифрикционного назначения: фторопласты, полиамиды, полиформальдегид, полибутилентерефталат, полиэтилентерефталат, текстолиты и др.; · электро – и радиотехнического назначения: полиэтилены, полипропилен, полистиролы, поливинилхлорид, фторопласты, полиакрилаты, поликарбонат, полиформальдегид, сополимеры формальдегида, полибутилентерефталат, полиэтилентерефталат, полифениленоксид, полисульфон, полиарилаты, полиамиды, полиоксадиазол, композиции на основе ненасыщенных полиэфиров, отдельные марки эпоксидных пластмасс, отдельные марки кремнийорганических пластмасс; · для получения прозрачных изделий: поли-4-метилпентен-1, полистирол, сополимер стирола с нитрилом акриловой кислоты, прозрачные марки поливинилхлорида, прозрачные марки фторопласта, полиакрилаты, сополимеры метилметакрилата, ненасыщенные полиэфиры и др.; · для работы в контакте с пищевыми продуктами и питьевой водой: полиэтилены, сополимер этилена с винилацетатом, полипропилен, ударопрочные композиции полистирола, фторопласты, пентапласт, поливиниловый спирт, аминопласты и др.; · тепло – и звукоизолирующего назначения: пенопласты (поропласты) на основе полиэтилена, полистирола, поливинилхлорида, полиуретана, поликарбоната, полиамида, фторопласта, аминопласта; · для работы в агрессивных средах: полиэтилены, поли-4-метилпентен-1, полипропилен, поливинилхлорид, фторопласты, пентапласт, полибутилентерефталат, полисульфон, полиамиды.
Конечно, такой длинный перечень различных групп пластмасс достаточно скучен и утомителен. Но он даёт представление о многообразии пластмасс и разнообразии областей их применения. И, наконец, классификация пластмасс по совокупности эксплуатационных свойств:
Конструкционные пластмассы tэ > 55оС, δ тр > 2 МПа, Ер > 10 МПа, НВ > 2 МПа
Общего назначения Специального назначения tэ < 150оС, σ тр < 35 МПа, Ер < 900 МПа tэ > 150оС, σ тр > 35 МПа, Ер > 900 МПа НВ < 60 МПа, Еп < 560 МПа НВ > 60 MПа, Еп > 560 МПа
Рисунок 2. Классификация пластмасс по совокупности эксплуатационных свойств;
По рисунку можно оценить уровень механических свойств пластмасс и уровень их теплостойкости.
Перечислять, какие изделия изготовляют из пластмасс, какие применения находят эти изделия, можно до бесконечности. Для примера назовём некоторые изделия из полиэтилена, поливинилхлорида, фторопласта и полиимида.
Полиэтилена в мире производят ежегодно более 80 миллионов тонн. Материал имеет отличные технологические свойства, может работать при температурах близких к комнатным и малых механических нагрузках. Изделия: трубы, листы, плёнки, профилированные прутки, тара, ёмкости, электроизоляция, антифрикционные и антикоррозионные покрытия, крупногабаритные малонагружаемые конструкции, изделия культурно-бытового назначения, ненагруженные детали машин, механизмов, приборов.
Поливинилхлорид изготовляют двух видов: пластифицированный (пластикат) и не пластифицированный (винипласт). Из пластиката делают трубы, шланги, фитинги, линолеум, упаковку, изоляцию кабелей, плёнку, детали технического и медицинского назначения. Из винипласта делают: детали автомобилей, коррозионно-стойкие детали химической аппаратуры, детали приборов.
Фторопласт имеет замечательные эксплуатационные свойства: очень малый коэффициент трения, высокую электрическую прочность (хороший изолятор), морозо –, тепло –, химическую стойкость. Однако технологические свойства затрудняют его переработку в изделия, существенно сужают область применения фторопласта. Из фторопласта делают: подшипники, направляющие, смотровые стёкла, уплотнительные манжеты и прокладки, изоляцию проводов, мембраны, плёнки, листы, профилированные прутки, трубы, защитные (антикоррозионные) покрытия.
Полиимид имеет высокие физико-механические и электроизоляционные свойства. Диапазон его рабочих температур – 200оС…+280оС. Для полимерного материала это – очень много. Но полиимид дорогой, химически разрушается в щелочах и перегретом паре, технологические свойства затрудняют его переработку в изделия. Из полиимида делают: подшипники и направляющие, которые могут работать в широком интервале температур без смазки, детали электрических устройств, изоляцию двигателей, кабелей, проводов, основу печатных плат, лаки. Смешивание
Смешивание – один из важнейших методов приготовления полимерных композиций. Смешиванием получают смесь основного компонента – полимера и добавок к нему. Смешивание улучшает технологические свойства полимерной композиции и эксплуатационные (служебные) свойства изделий из неё. Если добавки вводят в полимер мелкими (порошкообразными) частицами, то в процессе смешивания надо обеспечить только их равномерное распределение по объёму полимера. Если добавки вводят в полимер крупными агрегатами (кусочки, комочки, гранулы), то на первой стадии смешения их надо раздробить, а на второй – равномерно распределить по объёму полимера. Смешение производят в жидкой фазе (основной полимер жидкий), в твёрдой фазе (перемешивают гранулы или порошки), в вязкотекучем состоянии (основной полимер в виде густой смолы). Смешение производят в смесителях, конструкции которых очень разнообразны.
Вальцевание
Вальцевание – процесс механической и тепловой обработки материалов с целью повышения их пластичности и гомогенности. Вальцевание осуществляется на валковых машинах, оснащённых двумя параллельно расположенными, вращающимися навстречу друг другу, полыми цилиндрами (валками). Процесс вальцевания заключается в многократном пропускании материала (смешиваемой массы) через зазор между валками. Вальцуемый материал подвергается интенсивному силовому воздействию, сопровождающемуся комплексом физических и химических процессов. Происходит его разогрев, перемешивание, гомогенизация.
Вальцевание служит не только для получения однородной массы пластичного материала. Оно применяется также для охлаждения материала, выходящего из смесителя, и придания ему удобной для последующей переработки формы (введение наполнителей, дробление, размол сырья). Вальцеванием получают не только полуфабрикаты, но и некоторые простые по форме изделия (листы, плёнку).
Таблетирование
Таблетирование – подготовка материала к последующему прессованию. Таблетированием получают одинаковые по массе, прочные таблетки заданной формы. Применение таблетированного сырья (пресс-порошков, волокнитов) повышает точность дозировки, уменьшает потери, сокращает время предварительного подогрева материала перед прессованием. Использование заготовок-таблеток позволяет уменьшить размеры загрузочных камер пресс-форм, сокращает продолжительность цикла прессования, улучшает условия труда.
Процесс таблетирования состоит из: подачи материала в матрицу, сжатия холодного материала в матрице пуансоном, выталкивания таблетки из матрицы и сбрасывания её в лоток. Порошкообразные реактопласты таблетируют на таблеточных машинах, волокнистые – на гидравлических прессах.
3.1.4. Сушка и предварительный подогрев
Сушка и предварительный подогрев порошков термопластов проводятся с целью повышения их сыпучести, удаления влаги и летучих веществ. Для сушки используют сушильные камеры, сушильные устройства турбинного типа, ленточные сушилки непрерывного действия.
Использование высушенного и предварительно подогретого сырья позволяет получать изделия с высокими физико-механическими свойствами и гладкой поверхностью. При этом устраняется зависание сыпучего материала в бункерных загрузочно-дозирующих устройствах, приводящее к колебаниям производительности прессующего оборудования и массы готовых изделий, перерасходу сырья.
Предварительный подогрев таблетированных реактопластов проводят непосредственно перед загрузкой их в пресс-форму с целью увеличения производительности и повышения качества изделий. Наибольшее распространение получил метод подогрева таблеток токами высокой частоты.
Гранулирование
Гранулирование применяют для получения из расплавленного полимера гранулированного материала (гранулята), удобного для переработки в изделия. Гранулят – сыпучий материал, состоящий из более-менее одинаковых по размерам и форме частиц-гранул. Гранулы могут иметь форму цилиндра, шара, куба, прямоугольной пластинки. Их оптимальный размер (несколько миллиметров) зависит от состава материала и способа получения изделия из него. Использование сырья в виде гранул упрощает его дозировку, стабилизирует работу и увеличивает производительность оборудования, улучшает условия труда, повышает качество изделий.
Экструзия термопластов
Экструзия – процесс получения непрерывного изделия постоянного поперечного сечения продавливанием расплава полимерного материала через формующий инструмент.
Рисунок 3. Схема одночервячного экструдера
Основной рабочий орган экструдера – материальный цилиндр 1. внутри которого вращается червяк 2. Загружается материальный цилиндр через загрузочное устройство 8, конструкция которого определяется исходным состоянием перерабатываемого материала. Формующий инструмент 4 является продолжением материального цилиндра. И формующий инструмент, и материальный цилиндр обогреваются нагревателем 3. Червяк получает вращение от двигателя 5 через редуктор 6. В экструдере, в направлении движения материала, выделяется три технологические зоны: Lз – зона загрузки, Lп – зона пластикации, Lв – зона выдавливания.
В процессе переработки исходный материал поступает из загрузочного устройства в материальный цилиндр и перемещается червяком к формующему инструменту. При движении в канале червяка материал уплотняется, расплавляется, из него удаляется воздух, в нём создаётся давление. Этим давлением подготовленный материал (расплав) продавливается через формующий инструмент. В формующем инструменте начинается охлаждение расплава. В результате получается непрерывное изделие, поперечное сечение которого повторяет выходное сечение формующего инструмента.
Экструзией могут быть переработаны практически все известные полимерные материалы и их композиции. Получаемые изделия очень разнообразны: листы, плёнки, трубы, профильные прутки, оболочки кабелей, проводов и многое другое.
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-10-03; Просмотров: 271; Нарушение авторского права страницы
+ М 
- димер, 
- тример, 
+ М 
- n мер (олигомер, полимер).
Рисунок 1. Термомеханическая кривая: 