Влияние основных технологических параметров на процесс прямого прессования и качество изделий

Процесс прессования характеризуется тремя основными показателями - давлением, температурой и временем выдержки. Изменение этих технологических параметров сказывается не только на длительности технологического цикла прессования, но и на качестве готовых изделий. Поэтому мы остановимся на важнейших направлениях воздействия каждого из них на свойства готовых изделий.

Температура прессования. Как правило, повышение температуры прессования позволяет снизить продолжительность цикла прессования и способствует повышению физико-механических и электрических свойств изделий, однако повышение температуры выше определенного предела ведет к преждевременному отверждению, деструкции материала (полимера и других ингредиентов композиции), повышенному выделению газообразных продуктов. Поэтому выбор температуры прессования изделия (в пределах рекомендованного для каждого типа пресс-материала диапазона температур переработки) зависит от скорости отверждения материала, содержания влаги и летучих, текучести, а также от конфигурации изделия, конструктивных особенностей пресс-формы и выбранной технологии прессования.

Материалы с высокой скоростью отверждения и низкой текучестью прессуют при пониженных температурах. Аналогично, температуру прессования необходимо снижать, если процесс формования изделия длится долго. При пониженной температуре проводят прессование нетаблетированных порошков, так как перегрев поверхности формы может привести к преждевременному отверждению наружного слоя материала и окрашенных пресс-материалов, особенно светлых тонов.

Применение предварительного подогрева, подпрессовки, а также использование таблеток позволяет поднять температуру прессования, особенно если конфигурация прессуемых изделий несложна. С ее повышением уменьшается время выдержки изделия в прессе и снижается удельное давление прессования, однако при этом быстро снижается текучесть пресс-материала, что налагает известные температурные ограничения, особенно при изготовлении тонкостенных изделий. Прессование при повышенной температуре способствует улучшению внешнего вида пресс-изделий, поверхность становится блестящей и глянцевой, но дальнейший ее рост приводит к ухудшению внешнего вида - на поверхности будут возникать вздутия, трещины.

Другим неприятным следствием повышения температуры прессования является увеличение усадки. Следует также иметь в виду, что процесс отверждения, протекающий как экзотермическая реакция, сопровождается выделением довольно значительного количества тепла. Его влияние становится особенно заметным с ростом габаритов изделия (в первую очередь толщины) и увеличением содержания связующего. Выделение этого тепла способствует повышению температуры в материале, которая при достаточной толщине может заметно превысить температуру формы. Этот момент также необходимо учитывать при выборе температуры прессования.

Давление. С момента соприкосновения опускающегося плунжера с поверхностью материала в форме возникает давление, оно заставляет вязко-пластичный материал растекаться, заполняя полость формы, и достигает наибольшего значения в момент окончательной остановки пуансона после смыкания формы.

Усилие, развиваемое прессом, расходуется на трение материала при течении в форме, на преодоление внутреннего давления газообразных продуктов отверждения и летучих. Обычно для характеристики режима процесса используют удельное давление прессования, то есть усилие, приходящееся на единицу площади прессования. Под площадью прессования понимают площадь проекции изделия на плоскость разъема пресс-формы. Большое влияние на величину удельного давления имеет текучесть пресс-материала. Волокнистые и слоистые пресс-материалы, отличающиеся особенно низкой текучестью, требуют наибольшего удельного давления при прессовании; с ростом текучести удельное давление снижается.

Повышенное удельное давление необходимо и при прессовании материалов с высокой скоростью отверждения, так как в этом случае вязкость нарастает в процессе формования очень быстро, и изделие может не успеть оформиться полностью.

Повышение температуры, применение предварительного подогрева позволяет значительно снизить удельное давление прессования (до 40-70%).

Важнейшее значение при выборе давления прессования имеет форма изделия, его размеры и конструкция.

С ростом высоты изделия удельное давление увеличивают, особенно если изделие имеет тонкие стенки, перегородки и т. д. При этом наличие конусности облегчает прессование: при увеличении высоты цилиндрического стакана из аминопласта в 3 раза давление необходимо увеличить в 6 раз, а для конического стакана - только в 3. Удельное давление возрастает при увеличении габаритов изделия и уменьшении толщины стенок.

Большое влияние на величину удельного давления оказывает тип пресс-формы и ее конструкция - величина зазоров, количество гнезд, а также степень ее износа.

Прессование при недостаточном давлении ведет к появлению недопрессовок, увеличению грата, ухудшению внешнего вида и другим видам брака.