ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Литье под давлением из "Упрочненные газонаполненные пластмассы " По нашему мнению, в основу классификации ИП следует положить технологию их изготовления. При всем многообразии методов получения ИП основными следует считать литье под давлением, обычное литье, ротационное формование, экструзия, обычное (свободное) вспенивание. [c.15] Наиболее распространенным способом изготовления ИП является литье под давлением (ЛПД) [И, 28, 29, 147—159]. Этот метод, впервые предложенный для получения ИП в 1962— 65 гг. [160], нашел широкое применение в конце 60-х годов, когда была разработана технология, позволившая получать данные материалы на основе практически любых термопластов путем их вспенивания непосредственно в процессе переработки [2]. Этому способствовали, во-первых, промышленный выпуск ХГО с широким диапазоном температур разложения и, во-вторых, разработка специального оборудования, позволившего использовать в качестве ФГО низкокинящие растворители и газы. [c.15] Многочисленные способы изготовления ИП литьем под давлением целесообразно разделить на три группы — в зависимости от давления, развиваемого в форме в процессе вспенивания низкого давления (ЛПД-НД), среднего давления (ЛПД-СД) и высокого давления (ЛПД-ВД). Интересно отметить, что в Западной Европе используются в основном способы ЛПД-СД и ЛПД-ВД с применением ХГО, в США — преимущественно методы ЛПД-НД с ФГО, причем преобладающая часть изделий (80—90%) вспенивается азотом [26, 80, 161 ]. Прежде чем переходить к детальному разбору основных способов изготовления ИП методами ЛПД, остановимся на тех общих требованиях, которые предъявляются к конструкции литьевых машин для получения ИП, и к рассмотрению основных конструкционных узлов и условий работы таких машин [59, 162, 163]. [c.15] Общие требования к оборудованию и к условиям процесса. [c.16] Первоначально изготовление ИП осуществлялось на стандартных литьевых машинах, предназначенных для получения монолитных пластиков и обычных (неинтегральных) пенопластов. Получаемые на таком оборудовании изделия имели высокую кажущуюся плотность, нерегулируемую толщину поверхностной корки и низкое качество поверхности изделий. Промышленный опыт показал, что для устранения этих недостатков необходимо создание специализированных машин, предназначенных для изготовления ИП, или же модификация существующих стандартных литьевых машин, конструкции которых отвечали бы следующим требованиям высокая и регулируемая скорость впрыска регулируемое количество впрыскиваемой композиции регулируемое давление впрыска наличие вентиля для предотвращения вспенивания композиции в цилиндре пластикатора и утечки газа низкие усилия замыкания форм интенсивное и регулируемое охлаждение форм [1, 160, 164]. [c.16] Для увеличения скорости впрыска необходимо снижение сопротивления потока расплава, что достигается за счет увеличения диаметров цилиндра и сопла и введения аккумулятора давления. Скорость впрыска (Увп) заметно влияет на плотность ИП [97 ]. Так, для интегральных ПО найдено, что при увеличении Ивп в 10 раз от 0,1 до 0,01 с) кратность вспенивания сердцевины увеличивается в среднем в 5 раз (с 2 до 10) [160]. [c.16] При методе ЛПД используются пластикаторы червячного типа, причем для легких крупногабаритных изделий применяются также и предпластикаторы. Зона дозирования червяка (длиной до 180) должна составлять 20% его длины, а степень сжатия червяка — 2—3 1 [165]. Для полимеров, обладающих высокой газопроницаемостью, например для ПП, рекомендуются более длинные червяки (более 20/)). На конце червяка размещается обратный клапан, а на сопле цилиндра — запорный клапан [2, 166]. [c.16] Поскольку давления при литье ИП гораздо ниже, чем при литье монолитных литьевых пластмасс, то соответственно ниже и давления замыкания форм, т. е. отношение усилия замыкания к дозе впрыска. Это означает, что при одинаковой мощности машин на первых можно изготавливать более тяжелые и более крупные изделия, чем на вторых. Усилия замыкания должны быть достаточны для того, чтобы выдерживать давления вспенивания и противостоять кратковременным динамическим нагрузкам от струи расплава. [c.16] При заполнении форм необходимо создавать ламинарный поток для закрытых форм на участке от смесительной камеры до гнезда давление должно медленно снижаться за счет увеличения сечения канала. Непосредственно на входе в гнездо формы литниковый канал должен резко сужаться с тем, чтобы расплав попадал на стенку формы в виде тонкой пленки [172]. Показано, что на критическую степень заполнения формы оказывают влияние тип и количество ГО, температура, скорость впрыска, геометрия литника и гнезда пресс-формы. Достигнуть оптимальной степени заполнения тем труднее, чем меньше толщина и плотность изделия [146, 164]. [c.17] В свою очередь смесительные устройства и дозаторы делятся на системы низкого и высокого давления. Системы низкого давления характеризуются простотой конструкции и нагрева, коротким циклом смешения и не требуют промежуточной промывки. К недостаткам таких устройств относятся большое время пребывания композиции в смесительной камере, невысокая точность дозирования, большие потери сырья и состава для промывки, трудность перемещения смесительной головки. Такие системы предназначены для заполнения открытых форм композициями, вязкость которых может изменяться в широких пределах. [c.17] Инжекционная смесительная ловка [172, 174]. [c.18] Широкий интервал давлений формования ИП с помощью метода ЛПД — от 2 до 80 МПа — определяет многообразие конструкций [97, 145 ] и материалов, из которых могут быть изготовлены формы. Низкие давления формования позволяют использовать легкие формы с тонкими стенками из алюминиевой прокатной жести 88, 167, 175—177], цинка [178], стали [88, 179], на основе эпоксидных смол с подслоем кварцевого песка или алюминиевого порошка [88, 172, 180] и кремнийорганических полимеров [181]. [c.18] На основе вулканизованных полиуретановых эластомеров изготавливаются эластичные разъемные формы с рельефной внутренней поверхностью [182]. При средних и высоких давлениях формования применяют литые формы с толстыми стенками из алюминия, стали, латуни и бронзы [180] и особенно часто из сплавов Ве—Си [167, 171, 177, 179, 183, 184]. [c.18] Основные требования, предъявляемые к материалу формы, сводятся к следующим жесткость, коррозионная устойчивость, многократность использования, чистота внутренней поверхности, низкая масса, высокая теплопроводность и низкая теплоемкость, длительная теплостойкость. [c.18] Для придания жесткости увеличивают толщину стенок форм и (или) используют наружные ребра жесткости и крепления [171, 182]. Алюминиевые формы обладают более высокой коррозионной стойкостью по сравнению со стальными, поэтому последние рекомендуется хромировать или никелировать [88]. Сплавы Ве—Си корродируют под влиянием аммиака и остатков разложения некоторых ХГО внутренние поверхности таких форм также никелируют [38, 98]. [c.18] Чистота внутренней поверхности форм определяет качество внешней поверхности изделия, многократность использования форм и легкость выемки изделия. Известно, например, что легкость выемки детали из формы увеличивается на 80%, если шероховатость поверхности снижается с 1,5 до 0,2 мкм, и на 70 % — при повышении температуры формы от 40 до 70 °С [185]. Для повышения чистоты поверхности форм их внутреннюю поверхность полируют [172, 180] или никелируют, омедняют и хромируют [171, 172, 179, 186] методами гальванопластики и химического осаждения. [c.19] Для облегчения выемки изделий применяют слегка конусообразные формы [171] и различные антиадгезивы многократного использования, для чего форму изнутри покрывают тефлоном [181, 187], эпоксидными смолами [176], синтетическими каучуками [188] и др. [180]. Используют и антиадгезивы однократного действия, например тонкие полистирольные или полиэтиленовые пленки [189]. В последнее время широкое распространение получили антиадгезивы на основе силиконовых полимеров, выдерживающие до 50 циклов выемки [181]. Как правило, все жесткие формы (кроме силиконовых), требуют применения антиадгезивов, а эластичные — не требуют. [c.19] Высокая теплопроводность и низкая теплоемкость форм обеспечивают быстрые нагрев композиций и охлаждение готовых изделий. В этом смысле предпочтительнее использовать алюминий и сплавы Ве—Си, чем сталь [88, 172, 184]. Например, х хл интегрального ПС (р = 800 кг/м ) в форме из эпоксидной смолы, содержащей 40% алюминиевой пудры, составляет 0,5 мин, из стали— 0,7 мин, из алюминия — 1 мин, из кипсига — 3,2 мин [38]. [c.19] Как будет показано ниже, температуры формы — один из главных факторов, определяющих структуру и свойства ИП. Поэтому все нагревательные и охлаждающие узлы литьевых машин оборудованы автоматическими устройствами для регулирования и поддержания температур с точностью до 0,5—1 °С. Разработаны схемы многосекционного последовательного, параллельного, а также последовательно-параллельного режимов нагрева композиции и форм с помощью электрических печей, воды и пара [190] недавно сообщено о выпуске машин с ИК- и ВЧ-нагрева-тельными элементами [191, 192]. [c.19] Наиболее длительный этап изготовления ИП — процесс охлаждения изделий в форме. Сокращение этой стадии или совмещение ее с впрыском материала является основным условием рентабельности метода ЛПД [2, 26]. Один из способов снижения продолжительности охлаждения То л — применение машин с многопозиционными блоками замыкания карусельных или с шаговым столом [193[. Считается [194], что Тохл возрастает на 1 —1,5 мин при увеличении толщины изделия на 10 мм. Продолжительность охлаждения сокращается при использовании различных охлаждающих устройств [167, 179]. [c.20] Вернуться к основной статье