Методы получения изделий из пластических масс

Технологические возможности переработки пластических масс позволяют сравнительно легко получать изделия любой конфигурации.

Наиболее распространены следующие методы переработки пластических масс:

Прямое и литьевое прессование. При прямом прессовании формообразование изделий из пластических материалов производится в специальных штампах, называемых прессформами. Материал в виде таблетки закладывается в нижнюю часть прессформы, после чего ползун пресса опускается вниз вместе с верхней частью штампа и начинается процесс прессования. После определенной выдержки прессформа размыкается и изделие выталкивается из нижней части специальным устройством.

Давление прессования контролируется по манометру. Необходимая температура достигается при помощи паровых или электрических обогревателей, встроенных в прессформу. Методом прямого прессования пользуются большей частью при изготовлении изделий из термореактивных пластических масс.

Литьевое прессование отличается от прямого тем, что непосредственно формообразованию изделий предшествует предварительный нагрев материала в загрузочной камере прессформы.

Материал, подлежащий литьевому прессованию, помещается в загрузочную камеру прессформы, где разогревается до плавкого состояния. При давлении пуансона разогретый материал через литниковые каналы проходит в формообразующую часть прессформы и после соответствующей выдержки приобретает требуемые размеры. После размыкания прессформы изделие извлекается из нее с помощью выталкивателя.

Прессование выдавливанием. Метод выдавливания (экструзии) или шприцевания основан на проходе под давлением перерабатываемого материала через фасонное отверстие. Процесс применяется как для термопластичных, так и для термореактивных пластических масс.

Используются два метода выдавливания: непрерывный и цикличный. Первый обычно осуществляется с помощью шнековых прессов, второй- гидравлическими горизонтальными прессами.

Литье под давлением осуществляется на специальных машинах-термопластавтоматах.

Этот процесс является более прогрессивным по сравнению с прямым прессованием и применяется преимущественно в крупносерийном и массовом производстве.

Литье под давлением позволило автоматизировать процесс переработки пластических масс в изделия и создало возможность конструирования современных литьевых машин, обеспечивающих высокую производительность и требуемое качество продукции.

Штамповка из листового термопластичного материала. Листовой термопластичный материал, приведенный нагреванием в высокоэластичное состояние, деформируют в штампе или специальном приспособлении, затем, не снимая внешнего усилия, медленно охлаждают.

Механическая обработка. Различные пластичные массы можно подвергать любой механической обработке. Однако обработка резанием пластмасс отличается гораздо большей сложностью и трудоемкостью, чем обработка металлов. Это происходит потому, что пластические массы отличаются низкой теплопроводностью, вследствие чего отвод тепла при резании возможен только через инструмент. Кроме того, некоторые пластмассы, например, стеклопластмассы, содержат в своем составе абразивные вещества, оказывающие вредное влияние на инструмент.

Сварка. Многие пластмассы можно сваривать, изготовляя таким образом емкости и др. изделия.

Сварка производится с помощью простейших приспособлений горячим воздухом при температуре 150-250 градусов С. Некоторые виды пластиков можно сваривать токами высокой частоты или ультразвуком.

Склеивание. На практике часто склеивают пластмассы с помощью эпоксидных клеев, бутварфенольных клеев (БФ-2 и БФ-4) и др. Прочность клеевого шва в большинстве случаев превышает прочность самого материала.

Полиэтилен относится к числу наиболее важных пластических масс, изготовляемых на основе газа этилена.

Полиэтилен - твердый роговидный материал, на ощупь напоминающий парафин.

По методу изготовления и физико-механическим свойствам различают полиэтилен высокого давления и полиэтилен низкого давления.

Полиэтилен высокого давления получают полимеризацией этилена при 200 градусах С и давлением 100-200 МПа. В качестве инициатора применяют кислород или перекиси. Процесс полимеризации идет по схеме:

n CH2=CH2⟶(−CH2−CH2−) n

Полиэтилен высокого давления применяют, главным образом, как упаковочный материал в виде пленки.

Полиэтилен низкого давления получают полимеризацией этилена, растворенного в растворителе (бензин и др.). Процесс осуществляется при температуре до 60 градусов С и давлением 0,4-0,5 МПа в присутствии катализаторов (триэтилалюминий Al(C2H5)3 четыреххлористый титан TiCl 4, растворенные в дизельном масле, ксилоле или хлорбензоле).

Полиэтилен низкого давления обладает большей механической прочностью и жесткостью.

Полиэтилен устойчив против щелочей, растворов солей и кислот низкой концентрации.

Из полиэтилена изготовляют кислотостойкие трубы (одна тонна полиэтиленовых труб заменяет 8-10 тонн стальных или чугунных труб того же диаметра).

Полиэтилен находит применение в химической промышленности и в машиностроении. Из него изготовляют краны, аккумуляторные баки, зубчатые колеса, различные емкости, детали высокочастотных установок и радиоаппаратуры.

Применение полиэтилена, благодаря его высоким диэлектрическим свойствам, позволило осуществить передачу энергии по кабелям на очень высоких частотах. Особую ценность представляют кабели для устройства подземных и подводных линий связи.

Полиэтилен находит применение для изготовления изделий бытового назначения, применяется в медтехнике, пленочный полиэтилен применяют при строительстве парников, навесов, для защиты растений от заморозков. Фенопласты представляют собой прессованные материалы на основе феноло-формальдегидных смол с органическими или минеральными наполнителями.

Различают порошковые, волокнистые и слоистые фенопласты.

Порошковые фенопласты (пресс-порошки) получили широкое распространение для изготовления различных изделий в машиностроении, приборостроении и в быту. Они практически не размягчаются при нагреве, не горят, не поддаются действию горячего масла и органических растворителей, отличаются высоким постоянством свойств.

При использовании специальных наполнителей из них получают материалы, близкие по прочности к чугуну, заменяющие свинец, а также нержавеющую сталь в химическом машиностроении. Кремнийорганические полимеры представляют собой особый класс пластических масс. Это полимеры, у которых цепи молекул образованы из атомов кремния и кислорода.

Кремнийорганические полимеры используются для производства пластических масс, защитных покрытий, а также каучукоподобных материалов, называемых силиконовыми каучуками.

Силиконовые каучуки по своим свойствам аналогичны обычной резине и могут применяться для изготовления изделий, работающих при очень низких или очень высоких температурах. Силиконовые каучуки способны сохранять эластичность в пределах от -70 до + 400 градусов, а при температурах до +250 градусов С исправно служить длительное время. Силиконовые каучуки отличаются хорошими электроизолирующими свойствами, на их основе можно изготовлять легкую и термоустойчивую изоляцию.

Недостатком силиконовых каучуков является их малая устойчивость к действию таких жидкостей, как авиационное горючее, смазочные материалы, эфиры кремниевой кислоты, используемые в качестве гидравлических жидкостей, эфирные масла и др. Эти недостатки можно устранить, введя в силиконовый каучук фтор. Фторосиликоновый каучук пригоден для изготовления уплотнительных колец и прокладок топливных баков, гидравлических систем, смазочных систем, а также для различных уплотнительных деталей люков убирающихся шасси, смотровых стекол и др.

Кремнийорганические материалы совершенно незаменимы в электродвигателях и устройствах, работающих в условиях высокой температуры и влажности, как врубовые машины в угольной промышленности, транспортные устройства и машины для стран с тропическим климатом и др.