ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Формуемые материалы и их свойства из "Пневмо- и вакуумфильтрование" Для пневмо- и вакуумформования используются термопластичные полимерные материалы в виде листов и пленок. [c.5] Известно, что полимеры — это природные или искусственные химические соединения, в молекулах которых звенья, сходного строения и состава, повторяются большое число раз. Многократно повторенные звенья полимера сходны между собой по строению и составу, а каждое звено, взятое в отдельности, повторяет структуру низкомолекулярного вещества (мономера), из которого был получен данный полимер. Число звеньев в зависимости от природы полимера может изменяться от нескольких сот до нескольких десятков тысяч. [c.5] Термопласты относятся к высокомолекулярным соединениям, которые с повышением температуры размягчаются, т. е. переходят из твердого состояния в вязкотекучее. Если при этом температура не превысила того предела, за которым начинается разложение полимера, сопровождающееся обычно выделением низкомолекулярных продуктов, то при последующем охлаждении полимер вновь можно перевести в твердое состояние. Теоретически процесс перехода термопласта из твердого состояния в вязкотекучее можно повторить многократно. Однако практика показывает, что как бы аккуратно ни нагревали полимер, происходит его частичное термическое разложение (так называемая термодеструкция). [c.5] Методами пневмо- и вакуумформования в настоящее время перерабатываются только термопластичные материалы, поскольку с термореактивными при нагревании происходят химические превращения необратимого характера реактопласты затвердевают, и после этого их нельзя вновь перевести в пластическое состояние ни путем нагревания, ни путем растворения (отвержденные реактопласты в растворителях лишь набухают). [c.5] В общем случае соотношение кристаллических и аморфных фаз определяется степенью кристалличности, выражающей содержание кристаллической фазы в данном полимере (в %). Степень кристалличности в полимере может изменяться она зависит от температуры, силовых воздействий и может изменяться во времени. [c.6] Твердое состояние характерно тем, что перемещение молекулярных цепей и отдельных звеньев отсутствует, а тепловое движение проявляется лишь в колебаниях атомов. По мере нагревания полимера определенная подвижность появляется у отдельных участков полимерной молекулы, в то время как сама молекула в целом еще лишена возможности перемещаться. Эти отдельные участки полимерных цепей, обладающие относительной независимостью в движении, называются сегментами. Понятие сегмент — условное. Величина сегментов изменяется в зависимости от множества факторов (в том числе от температуры, усилия, прикладываемого к полимеру при переработке, времени приложения этого усилия и многих других). Чем меньше отдельные сегменты, тем больше подвижность всей молекулы, тем эластичнее полимер. В этом смысле молекулы можно сравнить с велосипедной цепью чем короче звено такой цепи, тем она более гибка. [c.6] Состояние полимера, при котором относительной подвижностью обладают сегменты полимерной цепи, называется высокоэластическим. Это состояние является промежуточным между твердым и жидким состоянием полимера. Большинство термопластов, находясь в высокоэластическом состоянии, становятся мягкими, упругими, резиноподобными. [c.6] При дальнейшем нагреве термопласт переходит в вязкотекучее состояние. Это состояние характерно тем, что энергия теплового движения молекул превосходит силы межмолекулярного взаимодействия. [c.6] В зависимости от состояния термопласта он до-разному формируется под нагрузкой при растяжении, сжатии, кручении и т. п. В твердом состоянии деформация при правильно подобранном усилии будет незначительна, в высокоэластическом она будет выше и, наконец, в вязкотекучем станет наибольшей. А так как состояние полимера зависит от его температуры, то, построив зависимость деформация материала — температура, можно определить, в каком состоянии термопласт находится при той или иной температуре. Такой график называется термомеханической кривой (рис. 1). [c.6] В твердом стеклообразном состоянии термопласт жесткий и хрупкий, придать листовой заготовке из него определенную форму пневмо- и вакуумформованием нельзя. Невозможно перерабатывать листовой термопласт и в вязкотекучем состоянии, так как в этом случае он теряет свою форму — течет. В высокоэластическом состоянии листовой термопласт прекрасно формуется, приобретая под действием прикладываемых к нему усилий различную форму. [c.7] При формовании изделий из листовых термопластов возникает ориентация материала. В ориентированных полимерах межмолекулярное взаимодействие между соседними цепями молекул осуществляется по всей их длине, поэтому чтобы разрушить ориентированный образец, требуется одновременно разорвать химические связи параллельно расположенных цепей. Это приводит к значительному повышению прочности полимера в направлении ориентации. Удлинение при растяжении у ориентированных полимеров меньше, чем у неориентированных. Это объясняется некоторым предварительным распрямлением цепей при вытяжке, вследствие чего уменьшается способность цепи к дальнейшему распрямлению при дополнительном растягивании образца. Необходимо, однако, знать, что прочность термопласта в направлении, перпендикулярном ориентации, понижается. [c.8] Все рассмотренные особенности термопластов используются при производстве из них различных изделий пневмо- и вакуумформованием. [c.8] Отформовать изделие из листа можно, лишь переведя материал в высокоэластическсе состояние, т. е. нагрев его до соответствующей температуры Т . После этого заготовке можно придать форму изделия, приложив к ней определенное усилие, создаваемое, как следует из названия метода, за счет вакуума или сжатого воздуха. Разность между атмосферным давлением и разрежением в форме (при вакуумном формовании) или разность между давлением сжатого воздуха и атмосферным (при пневматическом формовании) определяет удельное усилие формования, т. е. усилие, воздействующее на единицу площади формуемой заготовки. Общее усилие формования определяется произведением удельного усилия формования на площадь формуемой заготовки. Формование изделий проводится с помощью формующего инструмента (матрицы, пуансоны, проймы). В момент формования возникают определенные внутренние упругие силы, которые после снятия давления формования стремятся вернуть материал к его первоначальной плоской форме. Чтобы зафиксировать конфигурацию отформованного изделия, необходимо поэтому, не снимая давления формования, понизить температуру термопласта ниже Т . [c.8] При пневмо- и вакуумформовании изделий следует также помнить и об ориентационных процессах, происходящих при формовании. Для получения равнопрочных по всем направлениям изделий следует их конструировать так, чтобы ориентация материала была по всем направлениям более или менее равномерной. [c.9] Вернуться к основной статье