оснащенные нагревательной системой.

Иногда влагу и летучие вещества удаляют непосредственно из

расплава. В этом случае при пластикации в одном из участков шнека

снимают давление и здесь происходит расширение сжатых и нагретых

газов. Затем их удаляют вакуум-отсосом.

Подготовка полимеров к переработке. Основной задачей в этом

случае является обеспечение требуемой влажности путем сушки или

увлажнения, таблетирования, предварительного подогрева.

Обычно влажность полимера после сушки должна быть ниже

рекомендуемой перед загрузкой в нагревательный цилиндр

перерабатывающего оборудования или прессформу. Сушку полимера

следует заканчивать непосредственно перед переработкойэ А в случае

хранения высушенного материала необходимо хранить такой материал в

герметичной таре, а время хранения должно быть минимальное.

Полимеры с низкой гигроскопичностью обычно не сушат. Если

такие материалы содержат летучие вещества, то их короткое время

подсушивают и подогревают для увеличения производительности при

формовании изделий.

Если влажность понижена, то ее повышают путем выдерживания

тонкого слоя материала на воздухе; иногда с целью ускорения

увлажнения материал опрыскивают водой, спиртом, ацетоном или

другими жидкостями.

Таблетирование пластмасс. Таблетирование - это формование под

действием сжимающего усилия порошкообразных пластмасс для получения

таблеток определенной конфигурации, размеров и плотности.

Таблетирование позволяет более точно дозировать материал, в

значительной мере удалять из него воздух (что повышает

теплопроводность), уменьшить размеры загрузочной камеры прессформы,

снизить потери материала.

Для таблетирования используют таблеточные машины: ротационные

(60-600 циклов мин), эксцентриковые (15-40 цик мин), гидравлические

(4-35 цикл мин).

Предварительный нагрев. Предварительному подогреву подвергают

только реактопласты (порошки и волокниты).

Предварительный нагрев производится в генераторах токов

высокой частоты (ТВЧ) или в контактных нагревателях перед загрузкой

его в прессформу с целью интенсификации процесса прессования.

Нагрев ТВЧ уменьшает время выдержки в прессформе,

понижаетдавление прессования, значительно увеличивает срок службы

прессформ. Это способствует улучшению качества изделий, увеличению

производительности труда и снижению себестоимости изделий. Материал

нагревается быстро, равномерно и одновременно по всему объему.

Сущность нагрева пластмасс ТВЧ. Полупроводники и диэлектрики,

к которым относят пластмассы, нагреваются в электрическом поле

высокой частоты вследствие поляризации элементарных зарядов.

Небольшое количество имеющихся в диэлектрике свободных зарядов

дополнительно приводит к возникновению тока проводимости. При этом

электрическое поле смещается с той же частотой, но с некоторым

запаздыванием из-за преодоления сил внутримолекулярного трения,

препятствующих смещению зарядов, на что затрачивается определенная

энергия, выделяемая в нагреваемом пластике. Нагреву ТВЧ

подвергаются пластмассы, у которых тангенс угла диэлектрических

потерь не менее сотых долей единицы.

Количество выделившегося тепла пропорционально частоте

электрического поля.

Для нагрева пластмасс используют высокие частоты ( >10 Мгц).

Напряжение на пластинах конденсатора не превышает 8000 В.

4.2.2. Особенности формования аморфных полимеров

Аморфные полимеры при изготовлении из них расплава изделий

переходят в твердое состояние без изменения фазового (аморфного)

состояния. Параметром изменения надмолекулярной структуры полимеров

является степень ориентации. Ориентация макромолекул связана со

сдвигом материала под действием напряжений в процессе формования.

В процессе течения высокоэластичная деформация достигает

определенной величины, определяемой свойствами материала, режимами

и условиями течения. Поэтому после заполнения формы она

(высокоэластичная деформация) релаксирует (уменьшается). Но из-за

охлаждения материала в прессформе (температура прессформы ниже

температуры стеклования) уменьшается скорость релаксации.

Уменьшение скорости и ограничение продолжительности релаксационного

процесса приводит к остаточной (неполной) релаксации (сохраняющейся

в деталях). Часть ориентированных полимерных цепей при этом

остаются “замороженными” в неравновесных конформациях.

Ориентация распределена в продольном и поперечном сечении

детали неравномерно. В результате возможности релаксации в

начальные моменты впуска материала в прессформу ориентация

уменьшена (отсутствие давления и неполный контакт с прессформой).

Далее при двухмерном течении (к стенкам прессформы и вглубь ее) по

радиусу и длине ориентация неравномерна, а ее характер

распределения определяет режим течения.

Эксплуатационные свойства изделий из аморфных полимеров

существенно зависят от степени ориентации в процессе формования:

упорядоченная при ориентации структура полимера приводит к

увеличению прочности в направлении течения и уменьшению прочности в

направлении перпендикулярном течению материала, образованию

внутренних напряжений. Это может приводить к растрескиванию

изделий, образованию микротрещин (ухудшению оптических свойств,

помутнению, появлению серебрения) особенно в местах спая встречных

потоков материала, короблению, снижению размерной стабильности.

4.2.3. Особенности формования кристаллизующихся полимеров

При формовании изделия, расплав полимера кристаллизуется в

результате теплопередачи его тепла более холодным стенкам

прессформы. Скорость охлаждения в разных слоях различна: в слоях,

касающихся прессформы - наибольшая, в средних слоях - наименьшая.

Скорость охлаждения и напряжение сдвига существенно влияют на

структурообразование. Выделяют две предельных скорости охлаждения

V(пр и V(пр (рис.12) и два предельных напряжения сдвига ((пр и ((пр

(рис.13), которые условно разграничивают зависимость размеров и

структурных образований на три участка. При охлаждении с высокими

скоростями, больше V(пр, кристаллизация материала сопровождается

только образованием зачатков кристаллитов и ламелярных образований;

при охлаждении с низкими скоростями, ниже V(пр, в полимере

формируются развитые сферолиты; при охлаждении спромежуточной

скоростью, в пределах V(пр - V(пр, формируются промежуточные

структурные образования, пропорционально скорости охлаждения.

Охлаждение расплава полимера при низких напряжениях сдвига, меньше

((пр, практически не создает деформированных сферолитов, они

симметричны; при деформировании с высокими напряжениями сдвига,

выше ((пр (рис.13), формируются сноповидные или стержневые

образования (вытянутые в направлении течения); при промежуточных

напряжениях сдвига в процессе формования (((пр - ((пр) получают

ориентированные сферолиты, степень ориентации зависит от напряжения

сдвига.

Формирование слоевой структуры проявляется из-за интенсивного

охлаждения и больших сдвиговых напряжений особенно при литье под

давлением. Поэтому структура деталей сложная. В поперечном сечении

детали выделяют три структурные области, формируемые в три основных

периода процесса литья под давлением (рис.14).

Первая структурная область - поверхностная оболочка (б),

образуется в период заполнения прессформы; вторая область - средний

слой ( ( ), формируется в период нарастания давления и выдержки под

давлением; третья область - центральный слой (( ), образуется в

период спада давления. Поверхностная оболочка может состоять из

трех слоев (рис.14): первый слой - наружный - состоит из

кристаллитов или ломелярных образований, она образуется при быстром

охлаждении расплава и ориентации расплава при значительных

напряжениях сдвига: слои материала в потоке поворачиваются и

растягиваются - ориентируются; а при соприкосновении со стенками

прессформы достигнутая ориентация фиксируется; средний слой

(рис.14) - зона неразвитых сферолитов, которые либо слабо

деформированы - ориентированы, либо недеформированы, так как эти

слои охлаждаются со средними скоростями ( интервал V(пр - V(пр),

причем сферолитные образования , проходящие с низкими напряжениями

сдвига получают недеформированными, а при напряжениях сдвига ((пр >

( > ((пр получают несимметричные - ориентированные

сферолиты;центральный слой возникает при заполнении прессформыс

высокими напряжениями сдвига, более ((пр, здесь получают

сноповидные сферолиты - ориентированное состояние.

Средняя зона может состоять из двух слоев с различными

размерами сферолитов (рис.14): в наружном слое этой зоны,

охлаждающемся со скоростью больше V(пр возникают неразвитые

сферолиты, внутренние слои охлаждаются с меньшими скоростями,

меньшими V(пр, и поэтому в ней возникают развитые сферолитные

образования ( в это время, в период подпитки, низкие скорости

течения и низкие напряжения сдвига). В случае литья материала в

подогретую форму образуется одна зона, а скорость охлаждения в

различных слоях зоны ниже предельной V(пр.

Центральная зона может состоять также из двух зон (рис.14).

Эта зона образуется при охлаждении с низкими скоростями охлаждения

и почти без сдвиговых напряжений, поэтому она состоит из развитых

неориентированных сферолитов. Образование двух слоев определяют

условия формования: наружный слой - без микропор, внутренний с

микропорами; при охлаждении под давлением микропоры не возникают,

при частичном охлаждении под давлением в незатвердевшем до снятия

давления материале в результате усадки возникают микропоры.

Механические свойства изделий из кристаллизующихся полимеров

связаны со слоевой структурой. Зоны центральная и средняя по

механическим свойствам мало отличаются. Поверхностная зона

оказывает решающее значение на свойства изделия и ее учитывают в

расчетах на работоспособность в зависимости от структуры.

Влияние технологических параметров на слоевую структуру

изделий

Эти параметры влияют на структуру, размеры слоев и зон изделий

из кристаллизирующихся полимеров и их свойства. Требуемую структуру

с заданными размерами зон и слоев в зависимости от условий

эксплуатации изделия можно получить путем выбора технологических

параметров.

Толщина поверхностной зоны зависит от температуры материала То

и прессформы Тф и времени ее заполнения. Увеличение То и Тф

уменьшает толщину этой зоны, а увеличение времени заполнения

увеличивает ее. Толщина средней зоны также будет меньше при

повышении То и Тф и времени впуска; повышение давления Р и времени

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10