Тема 3. Прессование изделий из термопластичных материалов

Прессование-это технологический процесс, в основе которого лежит сжатие или уплотнение материала, помещенного в форму.

Современная промышленность переработки пластмасс располагает широким набором методов переработки и парком технологического оборудования.

Выбор способа прессования зависит от свойств пресс-материалов (текучести и скорости отверждения), его исходного состояния (порошок, гранулы, волокнистый, слоистый), конструкции изделия, тиража и степени автоматизации оборудования.

Метод заключается в пластическом деформировании материала при одновременном воздействии на него тепла и давления с последующей фиксацией формы изделия в результате отверждения при переработке реактопластов, вулканизации – при прессовании резин и охлаждения под давлением – для термопластов.

Прямое прессование -заготовка разогревается до пластично-вязкого состояния, затем закладывается в специализированную пресс-форму, обрабатывается прессом и дорабатывается до готового вида.

Литьевое прессование - предварительно размягченный (пластифицированный) материал впрыскивается под давлением, воздействующим на материал, находящийся в обогреваемой загрузочной камере, через литниковые каналы в замкнутую полость пресс-формы.

 

Обоснование выбора технологических параметров и их влияние на качество изделий.

- Выбор Т прессования зависит от типа пресс-материала, текучести, содержания влаги и летучих, скорости отверждения связующего, размеров и конфигурации изделия, конструктивных особенностей пресс-формы, преднагрева и теплоты поликонденсации;

- удельное давление прессования зависит от вязкости пресс-материала, скорости отверждения связующего, Т прессования, толщины стенки и сложности конфигурации изделия, скорости опускания пуансона. Давление влияет на скорость отверждения материала, плотность и прочность изделия;

- время выдержки под давлением зависит от условий подготовки пресс-материала, Т прессования, толщины изделия.

 

Это один из старейших методов переработки термопластов, но в со­временной технологии переработки термопластов используется ограни­ченно, вследствие низкой производительности. Продолжительность цикла прессования термопластов ~ 2 часов, тогда как при литье под давлением - несколько минут.

Метод используется при изготовлении небольших партий толстых листов и блоков, в том числе оптически прозрачных. При изготовлении толстостенных и крупногабаритных изделий литьем под давлением пер­вым остывает литниковый канал, потом наружная оболочка, а затем внут­ренние слои. Следовательно, при остывании середины она сжимается и тя­нет твердую оболочку, которая сопротивляется растяжению, в результате чего растягиваются внутренние слои и за счет растяжения образуются ва­куумные полости.

Получают прессованием толстостенные изделия сложной формы переменного се­чения. Перерабатывают термопластины с большим количеством абразивного напол­нителя, вызывающего износ оборудования при литье под давлением, термопласты с низким показателем текучести и имеющие высокую температуру плавле­ния, ароматические полиамиды [6,8].

При прессовании термопластов не протекает химических реакций, оформление изделия происходит в результате затвердевания расплава при охлаждении под давлением, что и является важнейшей причиной низкой производительности пресса.

Пресс-форма для термопластов имеет меньшие зазоры, чтобы пре­дотвратить вытекание расплава, имеются каналы для выхода воздуха.

Прессуют обычно по схемам:

Р Т®t Т Р ®t

 

 

Схема 1 Схема 2

 

При прессовании по схеме 1 (подача давления, нагрев и формование) воздушные поры «раскрываются» и быстрее выходит воздух, чем при прессовании по схеме 2, где поры деализируются и долго выходит воздух.

Для получения монолитных изделий должно быть определенное со­отношение между давлением и температурой процесса, лежащими в преде­лах области истинной пропрессованности. Это область ограничена кривой, нижняя ветвь которой ха­рактеризует течение материала (ис­чезновение физической границы раздела между его частицами), а верхняя - снижение текучести из-за возрастания жесткости макромоле­кул при высоких давлениях (выше 100 МПа). Точка перегиба кривой соответствует температуре текуче­сти (Тг) материала, а наклон ее вет­вей зависит от факторов, влияющих на текучесть (молекулярная масса полимера, содержание пластификаторов и др.).

Следовательно, существует не только нижняя граница давления, но и верхняя, так как расплавы полимеров являются сжимаемыми жидкостями. При нормальной температуре между макромолекулами существует меж­молекулярное взаимодействие и полимеры – твердые. При нагреве расстояние между макромолекулами увеличивается и при температуре плавления макромолекулы индивидуальны. При возрастании давления расстояние между макромолекулами уменьшается, и полимер переходит в стеклообразное состояние.

Это подтверждается испытаниями на капил­лярном вискозиметре: создается давление и расплав течет через капилляр, а при больших давлениях не течет, так как переходит в эластическое или даже стеклообразное состояние. Изделия, отпрессованные в интервале температур Т_ст - Т_т, мутнеют и при нагревании выше температуры стекло­вания растрескиваются под влиянием внутренних напряжений, которые накапливаются во время прессования и не успевают отрелаксировать из-за малой подвижности макромолекул.

 

Рис. 4. Зависимость логарифма давления от температуры при прессовании термопластов

 

Увеличение времени выдержки под давлением сдвигает область истинной пропрессованности в сторону более низких температур. Высокая температура приводит к возрастанию текучести материала, в результате чего затрудняется его уплотнение и удаление воздуха.

При прессовании, особенно толстых листов, давление необходимо постепенно снижать (чтобы предотвратить вытекание материала), а при охлаждении постепенно повышать, пока не будет достигнута температура стеклования. При таком режиме более полно удаляется воздух, уменьшается усадка, предотвращается образование трещин и раковин.

 

Режимы прессования некоторых термопластов приведены в табл.1.

 

Таблица 1- Режимы прессования некоторых термопластов

Материал	Уд. давле­ние, МН/м2 (кгс/см2)	Температура, °С
заготовки	пресс-формы	прессова­ния
при за­грузке за­готовки	при съеме изделия
Кристаллизующиеся термопласты
Полиэтилен: низкой плотности высокой плотности	0,5-20 (5-200) 5-10 (50-100)	80-90   120-130	100-110   130-140	40-50   40-50	120-140   160-180
Полипро­пилен	7,5-12,5 (75-125)	130-140	150-170		170-180
Фторлон-3	30-50 (300-500)	_	-	100-120	220-260
Фторлон-40	То же	-	-	90-100	270-290
Продолжение таблицы 6
Аморфные термопласты
Полисти­рол: блочный эмульсионный	35-40 (350-400) 20-25(200-250)	100-120 ­­­­-	120-130 130-140	50-70 40-50	135-150 140-165
Полиметилметак-рилат	25-30(250-300)	-	140-160	30-50	170-190
Винипласт	1-7 (10-70)*	-	120-130	50-60	170-180

 

*При прессовании листов; в случае изготовления более сложных из­делий удельное давление может достигать 30 МПа.

Вопросы для закрепления знаний

1. Прессование-это?

2. Прямое прессование-это?

3. Литьевое прессование-это?

4. Параметры прессования?