Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Производство пластиков. Часть 9

Препятствием к производительности при литье под давлением почти всегда является способность (или неспособность) оборудования очень быстро охлаждать пластик (из-за его плохой теплопроводности, даже если система охлаждения пресс-формы хорошо спроектирована). L / D в диапазоне 24/1 подходят для литья под давлением. Следующий критерий: угол резьбы. Обычно это значение составляет 17,7 градуса, потому что это близко к оптимальному значению для эффективности транспортировки и откачивания, а также такое значение обеспечивает шаг, точно равный диаметру шнека. Шаг – это расстояние между точкой на резьбе винта и той же точкой на один оборот ниже по детали. Таким образом, если L / D составляет 24/1, на детали должно быть 24 витка винтовой резьбы. Винт разделен на три геометрических части, первой из которых является загрузочная секция, представляющая собой сплошной конвейер с постоянной и относительно большой глубиной лопасти винта. Далее идет секция сжатия, в которой выполняется работа с материалом и его давление увеличивается, а глубина вылета винта равномерно уменьшается. Мы будем называть этот раздел переходным, чтобы подчеркнуть, что его функция заключается в преобразовании пластического поведения твердого материала в жидкий. Наконец, третьей частью является дозирующая секция, которая действует как насос для жидкости и характеризуется постоянной и относительно небольшой глубиной.

Степень сжатия винта определяется отношением глубины секции подачи к глубине секции дозирования. Строго говоря, это отношение объема материала, содержащегося в одном обороте секции подачи, к объему материала, содержащегося в одном обороте секции дозирования, но большинство инженеров просто используют линейное соотношение, а не проводят вычисления объема. Типичная степень сжатия при экструзии составляет 4/1, но значение 3/1 обычно подходит для литья под давлением. Мы должны помнить в данном случае, что экструзия – это непрерывный процесс, а литье под давлением – периодический. Также обратите внимание, что использование доизмельчения требует более высокой степени сжатия для выполнения того же объема работы, что и при использовании 100% первичного материала. Насыпная плотность измельченного материала будет зависеть от толщины измельчаемого продукта, а также от размера сита в измельчителе. Однако она всегда будет ниже, чем объемная плотность исходного материала. Если объемная плотность уменьшается, количество молекул, содержащихся в одном обороте винта, будет уменьшено, тем самым уменьшая количество выделяемого тепла при трении. Теперь, если у нас есть обычный винт, который имеет соотношение 24/1 L / D, у нас должно быть 24 витка резьбы. Вопрос лишь в том, сколько из 24 витков должно быть выделено для секции подачи, сколько – для секции перехода и сколько – для секции измерения.

Это обсуждение было направлено на винты для термопластичных материалов. Винты для термореактивных материалов будут отличаться тем, что степень сжатия должна поддерживаться на очень низком уровне, близком к 1/1. Степень сжатия 1,1 / 1 будет минимально приемлемой. Это будет выделять достаточно тепла в некоторых материалах, чтобы в цилиндре могла происходить полимеризация. Это нарушает производство, поскольку требует периодического снятия ряда элементов конструкции для продувки полимеризованного материала. Пластмассы производятся в виде пен с момента их самого раннего развития с целью достижения физических свойств, уникальных для пен, таких как их теплоизоляционные свойства и присущий им легкий вес. Было принято, что большинство механических свойств, таких как предел прочности при растяжении, будут значительно ниже у вспененного варианта данного материала. Совсем недавно были разработаны процессы микропористого вспенивания с основными целями сокращения использования материала и повышения производительности с незначительной потерей механических свойств или без них. В настоящее время существует широкий спектр продуктов из микропористых вспененных материалов, которые в настоящее время используются в повседневном коммерческом использовании, и традиционное представление о том, где можно использовать вспененные материалы с выгодой, за последние два десятилетия значительно изменилось.

Применения варьируются от структурных и механических компонентов в принтерах до кожухов автомобильных вентиляторов и прецизионных электрических компонентов. Хотя снижение веса на 30-75% является обычным для микропористой экструзии, другой набор характеристик поддержал внедрение процессов микропористого литья под давлением. В то время как снижение веса на 5-15% является обычным для инженерных компонентов, сокращение времени цикла (10-30%), уменьшение напряжения при формовании и улучшенная стабильность размеров также стали важными факторами в развитии технологии. Процессы микропористого формования также были объединены с другими технологиями для получения уникальных результатов. Например, одна из технологий обеспечивает контролируемое расширение и последующее падение давления в полости, что приводит к высокой степени вспенивания. Когда этот метод используется с наполнителями, такими как минеральное или стекловолокно, возможно получение легкого и высокопрочного структурного компонента. Некоторые автомобильные дверные панели теперь изготавливаются с использованием этой технологии, например, на моделях автомобилей середины-конца прошлого десятилетия, когда вес панели был уменьшен на 30% при такой же или большей прочности. Другие методы обработки были объединены с микропористым формованием в попытках минимизировать внутренние декоративные проблемы, связанные с обработкой пеной.