Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Производство пластиков. Часть 5

29 октября 2020
Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Производство пластиков. Часть 5

Каждый слой в композитном материале имеет разные свойства. Например, барьерные слои для защиты от кислорода или воды присутствуют во многих приложениях для упаковки пищевых продуктов. Во многих случаях требуется отдельный адгезионный слой, чтобы связать два других слоя вместе. Можно добавить более жесткий слой, чтобы придать прочность более слабой части. Ламинарные композиты обычно обрабатываются либо партиями, либо непрерывно. Периодический процесс состоит из ламинированных стопок, загружаемых в пресс, а затем либо нагреваемых, либо сжимаемых для сплавления слоев вместе. Этот процесс медленнее, чем непрерывный процесс, так как стеки необходимо перезагружать. Непрерывный процесс намного быстрее и может быть достигнут за счет использования прижимных роликов для объединения отдельных слоев листа в один многослойный композитный лист. Среднюю стадию изготовления отдельных листов можно пропустить, используя коэкструзию. В этом процессе используются отдельные экструдеры, но только одна головка. Слои создаются в отдельных экструдерах и объединяются в композит непосредственно перед выходом из фильеры.

Армированные композиты содержат высокопрочную добавку, включенную в первичную смолу. Добавка обычно представляет собой стекло, углерод или кевларовое волокно. Эти волокна могут быть случайными, ориентированными или иметь особую форму. В некоторых случаях используется мелкая металлическая стружка. Обычным способом достижения этого процесса является распыление. Катализатор, смолу и измельченный материал распыляют на форму. Например, обрабатываемая полимерным покрытием ванна термоформуется, а затем производится распыление для укрепления детали. Намотка филамента – еще один метод изготовления армированного композитного материала. В этом процессе непрерывное волокно многократно наматывают на форму для создания направленной прочной поверхности. Большая часть намотки, используемой в промышленности, производится на заказ. Пултрузия – это третий процесс, с помощью которого производятся армированные композиты. Этот процесс позволяет непрерывно производить композит постоянного профиля. В этом случае волокна протягиваются через смолу, пропитывающую материал. По мере отверждения смолы деталь становится более прочной. Производство композитов – это очень специализированная область. Поэтому до сих пор существует очень мало крупных компаний, которые сосредотачиваются именно на производстве композитов и получают с этого производства основную часть своего дохода. Эти компании обычно являются самоуправляемыми и не имеют корпоративных офисов, которые курируют множество более мелких заводов, разбросанных по всему миру.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Производство пластиков. Часть 5

Процесс литья под давлением в его простейшей форме используется уже почти 150 лет (Так, американское Общество инженеров по пластмассам, SPE, недавно отметило 150-летие со дня первого пластикового изделия, отлитого под давлением еще в 1868 году – этим изделием стал бильярдный шар). По сравнению с современными термопластавтоматами, ранние машины, конечно, были примитивными. Наибольший прогресс был достигнут с 1960-х годов, когда была представлена машина для литья под давлением с возвратно-поступательным движением винта (IMM). Это те машины, которые используются и сегодня. Можно считать, что IMM состоит из двух половин: блока впрыска, где материал подготавливается для впрыска в форму, и узла зажима, где впрыскиваемый пластик захватывается в форме в условиях температуры и давления для формирования готового продукта. В ранних машинах узел впрыска представлял собой просто поршень, перемещающийся в нагретом цилиндре. Сырье подавалось в цилиндр по объему или по весу, и материал достиг рабочей температуры за счет теплопроводности. Правда, у этого подхода было два серьезных ограничения. Во-первых, поскольку пластик нагревается за счет теплопроводности от цилиндра, нагрев должен осуществляться снаружи поперечного сечения пластика. Пластики – очень плохие проводники тепла, поэтому тепловая однородность достигается за счет длительного времени выдержки, что снижает производительность оборудования.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Производство пластиков. Часть 5

Еще одно ограничение заключается в том, что, поскольку температура пластичности и, следовательно, ее вязкость зависят времени пребывания в цилиндре, материал, ближайший к механизму впрыска, будет относительно холодным. Когда происходит нагнетание, значительная часть имеющейся силы будет потеряна при попытке протолкнуть холодный материал. Эта потеря давления обычно составляет половину от всего доступного давления, что затрудняет заполнение пустот в литейной форме, которые не имеют надлежащей конструкции, материалами, которые имеют плохую текучесть. Варианты этих машин включают установку нагретого элемента внутри цилиндра для обеспечения двусторонней теплопередачи и минимизации толщины, через которую должно передаваться тепло. Это, в свою очередь, улучшает однородность температуры за более короткий период времени. Другой вариант заключается в установке аккумулятора или второго узла впрыска так, чтобы последний этап впрыска производился из второго узла. Это максимизирует давление впрыска в полостях формы (потеря давления всё еще существует, но не влияет на давление впрыска из гидроаккумулятора). Блоки впрыска такого типа в основном были заменены на поршневые винты, но иногда они используются в таких областях, как производство разноцветных деталей. Здесь они показывают себя с наилучшей стороны, потому что в этом процессе очень мало перемешивания.

Модернизация процесса литья под давлением началась в 1950-х годах с попыток внедрить экструзионную технологию в процесс формования. Преимущество экструдера в том, что он не полагается на теплопроводность для передачи энергии пластику. Скорее, винт использует геометрию и мощность приводного двигателя для работы с материалом, генерируя тепло от трения. Такая комбинация обеспечивает быстрый и эффективный нагрев, а также перемешивание материала. В отличие от экструзии, литье под давлением – это прерывистый или периодический процесс. Таким образом, шнек не вращается непрерывно, и пластик имеет нужное время пребывания в цилиндре, что не происходит в процессе непрерывной экструзии. Это время необходимо тщательно контролировать, и это называется температурной переменной, потому что вероятно возникновение теплопередачи, что может привести к возникновению некоторых проблем. Оборудование, связанное с узлом впрыска в поршневом IMM, состоит из загрузочной воронки, цилиндра, поршневого винта, устройства вращения шнека (может быть гидравлическим или электрическим), системы охлаждения, а также гидравлических насосов или электродвигателей. В зажимной секции используются фиксированная плита, подвижная плита, собственно зажимной механизм (гидравлический, механический или комбинированный), а также форма.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Производство пластиков. Часть 5

Процесс производства заключается в следующем. Сначала форма закрывается, и на узел впрыска поступает сигнал. Винт движется вперед, действуя как плунжер (поршень), заставляя пластик течь через систему подачи в полости формы. Это сопровождается увеличением давления в полости по мере заполнения формы. Если в полости нет пластика, значит, есть воздух, и необходимо предусмотреть возможность выталкивания воздуха наружу по мере заполнения полости (так называемая вентиляция). В местах, где полость заполнена, производственный процесс еще не завершен, поскольку это еще горячий пластик. Перед охлаждением должно быть достаточно горячих молекул, чтобы обеспечить необходимый объем после охлаждения (усадка пресс-формы будет рассмотрена позже). Этот шаг называется «уплотнением» полости. Затем форма закрывается и происходит охлаждение. К этому моменту полость уже заполнена, и можно измерить фактическое время заполнения. Хотя это обычно не делается, эти данные можно использовать для расчета скорости сдвига пластика. В свою очередь, это может быть использовано для определения характеристик текучести материала. Винт, действующий как плунжер, работает так, что горячий пластик в некоторой степени сжимается. Избыток горячей массы поступает в полость формы для того, чтобы после охлаждения в детали оставалось нужное количество материала. В самых ранних шнековых машинах (1960-е годы) функции наполнения и придания окончательной формы выполнялись с помощью единственного гидравлического насоса. Однако вскоре стало очевидно, что речь идет о двух отдельных действиях.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Производство пластиков. Часть 5

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад