Технология производства изделий из пластмасс

Пластмассы – это органические материалы на основе органических и синтетических полимеров и целевых добавок (наполнителей, стабилизаторов, красителей и т. д.), способные при нагреве размягчаться и под давлением принимать определенную форму.

Виды пластмасс:

1. Простые (ненаполненные).

2. Сложные (композиционные).

Простые – это термопластичные (полиэтилен, полистирол).

Сложные состоят из полимера и ряда специальных добавок, обеспечивающих необходимый комплекс свойств.

Полимеры в композиционных пластмассах выполняют роль связующего.

Наполнители, как правило, твердые (в виде порошка, волокон или листов).

- оксиды Ti, Zr, Si, и др.

- слюда, тальк, стекло

- древесина, лен, хлопок, целлюлоза.

В зависимости от температуры различают три физических состояния аморфного полимера (рис.2).

1. Стеклообразное (хрупкое) состояние от комнатной температуры до температуры Т_{С (стеклования)}.

2. Высокопластичное (от Т_С до Т_{Т (текучести)}).

3. Вязкотекучее состояние.

Рисунок 20 - Термомеханическая кривая аморфного полимера.

Эти состояния определяют отличия технологии обработки пластмасс от технологии обработки металлов и сплавов (см. табл. 2).

Таблица 2 - Отличия от производства изделий из сталей и сплавов

Стали, сплавы	Пластмассы
1. Многостадийность технологии выплавка → литье → ОМД → ТО → сварка	1. Одно- или двухстадийность технологии плата электротехническая за один прием
2. Значительные потери металла (отходы)	2. Высокий коэффициент использования материала (0,85 – 0,95 %)
3. Высокая трудоемкость	3. Низкая трудоемкость (в 5 - 6 раз меньше, чем у металлов)
4. Высокая стоимость технологии изготовления	4. Относительно малая стоимость технологии изготовления (в 2 – 9 раз меньше, чем металлов)
5. Зависимость метода преработки от химического состава и требуемых свойств.	5. Зависимость метода переработки от физического состояния при нагреве.

Подготовительные операции обработки пластмасс проводят перед переработкой для улучшения технологических свойств. Это:

1) смешение – получение однородной массы полимерных композиций из различных ингредиентов в измельченном виде. Как в жидкой, так и в твердой фазе; смесители;

2) вальцевание – на валковых машинах многократное пропускание массы через зазор между валками для придания пластичности и однородности;

3) таблетирование – для получения из пресс-порошков или пресс-волокнитов прочных таблеток, что увеличивает точность дозировки и уменьшает потери сырья;

4) сушка и предварительный подогрев для повышения сыпучести и удаления излишней влаги и летучих веществ;

5) гранулирование (та же цель, что и у таблетирования).

Методы переработки пластмасс в вязкотекучем состоянии. Сущность переработки – нагрев до температуры больше Т_Т, формообразование при этой температуре за счет приложения давления и фиксации полученной формы.

1. Экструзия – получение сырья в виде гранул, порошка или расплава изделий бесконечного типа заданного профильного сечения (труб, листов, лент, пленок, оболочек для кабелей и т. д.) путем непрерывного продавливания через формующий инструмент. Перерабатывают все полимеры.

2. Литье под давлением.

3. Центробежное литье.

4. Каландирование (то же, что и вальцевание) получают листовые и пленочные изделия, а также наносят полимерные покрытия на ткани, нанесение тиснений и рельефного рисунка на пленки и слоистые материалы.

5. Прессование – самый распространенный способ реактопластов; в горячей пресс-форме.

6. Метод формования – из жидкой фазы с помощью отверждающихся смол.

7. Метод полива (кино- и фотопленки, целлофан) – непрерывно льют на движущуюся транспортную ленту, проходящую через специальную тепловую камеру. При этом удаляется растворитель и формируется пленка, которая затем сматывается в рулоны.

Формование крупногабаритных изделий из стеклопластиков и армированных различными волокнами пластмасс проводят следующими методами:

1) традиционные методы, основанные на совместном движении связующего и коротковолокнистого связующего в каналах и полостях формующего инструмента, т. е. это прессование, литье под давлением, экструзия;

2) специфические методы формования крупногабаритных изделий (оболочек, труб, цистерн, кровли, строительных панелей, кузовов автомобилей, корпусов лодок и судов, самолетов, ракет и др.)

- контактное формование (пропитка связующим волокнистого наполнителя, который неподвижен);

- формование с помощью эластичной диафрагмы;

- напыление;

- пропитка под давлением в замкнутой форме;

- намотка;

- центробежное формование;

- протяжка.

Методы получения деталей из пластмасс в твердом состоянии:

1. Холодное формование листовых заготовок.

2. Объемная штамповка листовых термопластов.

3. Разделительная штамповка (вырубка, пробивка, зачистка).

4. Обработка пластмасс резанием (сверление, шлифование, полирование).