Расширенное руководство по полимерам. Производство пластиков. Фундаментальные основы. Часть 4

Этот обзор предоставляет введение в описание производственных процессов, и в дальнейшем будет приведено еще много примеров. Схемы течения пластикового расплава, возникающие из условий конкретного процесса изготовления, очень важны для влияния на характеристики продукта. По мере повышения температуры пластик проходит через фазы стекловидного, переходного и резиноподобного течения расплава. Плавление пластмассы проходит в разных фазах, что влияет на производительность. Армирующие волокна, в частности стеклянные волокна, являются хрупкими. Когда они используются в сочетании с хрупкой матрицей, как и некоторые реактопласты, можно ожидать, что пластиковый композит будет иметь низкую энергию разрушения.

Однако это не так, и ударная вязкость большинства пластиков, армированных стекловолокном, во много раз выше, чем ударная вязкость волокон или матрицы. Ударная вязкость выше, если связь между стеклянными волокнами и матрицей относительно слабая, потому что, если она настолько сильна, что не может быть сломана, трещины будут распространяться по матрице и волокнам, и будет поглощаться очень мало энергии. Таким образом, существует конфликт между требованиями к максимальному модулю, прочности на растяжение или изгибу (длинные стеклянные волокна и прочные стыковые соединения) и максимальной ударной прочности.

Для прогнозирования размеров продукта и колебаний размеров (допусков) во время производственного цикла необходимо учитывать множество переменных. К ним относятся пластиковые материалы с их вариациями, геометрия изделия, которое включает толщину, качество изготовления инструмента, применяемое при изготовлении пресс-формы / матрицы, и очень важные условия обработки и переменные, присущие обработке. Разработанные компьютерные программы позволили предоставить руководства по моделям, которые имеют тенденцию учитывать сложные (контролируемые) взаимодействия этих многих факторов.

Это позволяет производителям более точно прогнозировать размеры изделия и моделировать взаимосвязь между управлением процессом литья и допусками на изделие. Это взаимодействие многих переменных является чрезвычайно сложным и включает в себя матрицу многих переменных. Например, в некоторых программируемых системах концепции моделирования формования, запатентованных ведущими производителями, имеется более трёхсот переменных. Поэтому нет никакого смысла ожидать, чтобы человек, использующий ручные методы, рассчитывал эти сложные взаимодействия, даже если бы он формовал только продукт простейшей формы без пропусков важных действий или каких-либо иных ошибок.

Компьютеризированное моделирование процесса — это практический инструмент для мониторинга влияния вариантов конструкции на технологичность продукта и выбора условий формования, обеспечивающих требуемое качество продукта. Используемый процесс обеспечивает различные возможности управления. Например, закрытое литье (инжекция, сжатие и т. д.) обеспечивает мелкие детали на всех поверхностях. Открытое формование (выдувное формование, термоформование, распыление и т. д.) обеспечивает детализацию только с одной стороны, контактирующей с пресс-формой, в результате чего вторая сторона остается свободной. Непрерывное производство (экструзия и пултрузия) дает продукты непрерывной длины. Пустотное формование (ротационная или ударная) позволяет получить пустотелые изделия. Эти процессы могут быть творчески использованы для создания различных типов продуктов. Например, два отлитых в форму или термоформованных компонента могут быть соединены вместе, чтобы образовать полое изделие, или же они могут быть отлиты под давлением.