Переработка реактопластов

Пресс-порошки, волокниты, стекловолокниты перерабатывают в изделия методом прессования, заключающимся в пластической деформации материала при одновременном воздействии на него теплоты и давления с последующей фиксацией формы изделия.

При прессовании материал превращается в расплав, уплотняется, заполняет формующую полость пресс-формы и затвердевает. В процессе уплотнения происходит сближение частиц до такого состояния, что между ними возникают силы межмолекулярного взаимодействия, в результате чего образуется компактное тело, которое затем подвергается объемному сжатию.

Различают прямое (компрессионное), литьевое и штранг-прессование.

Прямое прессование осуществляют в открытых, закрытых и полузакрытых пресс-формах (рис.64). Открытые пресс-формы (рис.64,а) состоят из трех деталей: матрицы 1, пуансона 2 и выталкивателя 4. Эти пресс-формы просты, имеют небольшую массу и стоимость. Их используют для изделий несложной формы из реактопластов, для формовки резины, а также некоторых деталей из слоистых пластмасс. Изделия, отформованные в открытых пресс-формах, имеют невысокую точность размеров. Такие пресс-формы требуют применения предварительно уплотненного материала, например таблетированного.

Рис.64. Схемы пресс-форм прямого прессования: а-открытая пресс-

форма; б-закрытая; в-полузакрытая: 1-матрица; 2-пуансон;

3-изделие; 4-выталкиватель; 5-избыточный материал

Пресс-формы закрытого типа (рис.64,б) имеют загрузочную камеру, и вытекание материала из формующей полости исключено. Пресс-формы требуют точной подгонки пуансона и матрицы с минимальными зазорами, поэтому они быстро изнашиваются. Их используют для изготовления глубоких тонкостенных изделий из трудноформуемых волокнистых или слоистых материалов.

Пресс-формы полузакрытого типа (рис.64,в) имеют большую площадь загрузочной камеры, чем площадь горизонтальной проекции формуемого изделия, что препятствует вытеканию материала из незамкнутой пресс-формы. Кроме того, между пуансоном и матрицей имеется гарантированный зазор для вытекания избытка материала, который значительно меньше, чем при использовании пресс-форм открытого типа. Эти пресс-формы нашли наибольшее распространение.

Литьевое прессование применяется для деталей сложной конфигурации с металлической арматурой и небольшой толщиной стенок. При литьевом прессовании (рис.65) материал пластифицируется в загрузочной камере и по литниковому каналу поступает в формующую часть пресс-формы. Высокая стоимость пресс-форм и повышенный расход материала являются недостатками такого прессования. Для повышения производительности используют многогнездные пресс-формы, автоматические роторные машины и др.

Рис.65. Схема пресс-формы литьевого прессования: 1-матрица;

2-выталкиватель; 3-изделие; 4-пуансон; 5-загрузочная

камера; 6-пуансон загрузочной камеры

Для изготовления профильных изделий из пресс-порошков и асбоволокнита применяют штранг-прессование. Штранг-прессование заключается в выдавливании материала через пресс-форму с открытым входным и выходным отверстиями. Уплотнение материала при этом способе достигается за счет разницы в площадях пуансона и выходного отверстия матрицы, например для реактопластов площадь пуансона в 3.5-5 раз больше площади выходного отверстия матрицы.

Для переработки стеклопластиков в изделия используют следующие методы: контактный, формование с резиновым чехлом, формование с упругим пуансоном или матрицей, пресс-камерный, намотку, протяжку, прокатку, компрессионное прессование и др.

При контактном методе используют стеклоткани и эпоксидные смолы, которые способны отверждаться при нормальной температуре без давления за счет введения специального вещества - отвердителя (полиэтиленполиамина).

Для осуществления контактного метода необходима модель, повторяющая конфигурацию и размеры изделия. С целью предотвращения сцепления стеклопластика с моделью, она покрывается техническим вазелином. Пропитанную смолой стеклоткань укладывают на модель и прокатывают роликом для устранения пустот и неровностей. Число слоев стеклоткани определяется необходимой прочностью изделия.

Метод используют для изготовления крупногабаритных изделий сложной конфигурации при мелкосерийном производстве.

Формование с резиновым чехлом заключается в том, что модель с уложенной на нее пропитанной смолой и подсушенной стеклотканью покрывают тонкой металлической оболочкой и резиновым чехлом, который герметично прижимается к модели. Из полости между чехлом и пакетом стеклоткани откачивают воздух. За счет разности между атмосферным давлением и разрежением осуществляется формование. Давление формования составляет 0.05-0.09 мПа.

При прессовании с упругим пуансоном или матрицей давление распределяется более равномерно, чем при металлическом пуансоне. При этом методе пакет приготовленной стеклоткани укладывают в матрице или на пуансоне, нагревают и под давлением прессуют.

Пресс-камерный способ переработки заключается в том, что в нижнюю часть пресс-формы укладывают пакет стеклоткани, предварительно пропитанный смолой и подсушенный для удобства работы. На стеклопакет насыпают гранулированный пенопласт, сверху которого укладывают еще пакет стеклоткани и все закрывают верхней часть пресс-формы. Под влиянием теплоты пенопласт вспенивается, объем его увеличивается в несколько раз, развивая избыточное давление, которое и формует изделие. Изделие получается с большой точностью, но с внутренней пенопластовой прокладкой.

Схема методанамотки стеклопластиковых изделий показана на рис.66.

Рис.66. Схема намотки стеклопластиковых изделий: 1-бобины

со стекложгутом; 2-ванна со связывающим материалом;

3-отжимные валики; 4-оправка

Различают «мокрую» и «сухую» намотку. При мокрой намотке (рис.66) стекложгут, сматываясь с бобины 1, пропитывается в ванне 2 и наматывается на оправку 4. При сухой намотке стеклонаполнитель пропитывается смолой под давление после намотки. Применяются две основные схемы намотки: спиральная и продольно-поперечная. Продольно-поперечная обеспечивает максимальную прочность. Так изготавливают трубы, цистерны, баки, корпуса двигателей для ракет и др.

Методом протяжки изготавливают профильные изделия (трубки, стержни, уголки и др.). Стекложгут или стеклонити сматывают с бобин, пропитывают смолой в ванне, собирают в пучок и протягивают через матрицу. Здесь изделию придается форма и предварительное отверждение. Для более полного отвердения изделие помещают в термокамеру.

Методом прокатки изготавливают плоские и гофрированные листы из стеклопластика. Стеклоткань пропитывают смолой в ванне, затем отжимными валиками удаляют избыток смолы. Пропитанные листы покрывают целлофаном и спрессовывают.

Методы соединения пластмасс. Одним из основным методов неразъемного соединения является сварка. Существуют следующие виды сварки пластмасс: диффузионная, газовая, нагретым инструментом, нагретым присадочным материалом, током высокой частоты, ультразвуковой сваркой, сваркой трением, лазерной сваркой, сваркой с применением инфракрасного излучения. Другим, широко применяющимся методом - является склеивание. Склеивание возможно для разнородных материалов. Например металл-керамика, металл-пластмасса и др.

Защитные покрытия металлов. Покрытия защищают металл от коррозии, придают металлическим изделиям декоративный вид, антифрикционные, теплозащитные и электроизоляционные свойства.

По своей природе покрытия различаются на неметаллические и металлические.

Неметаллические покрытия могут быть лакокрасочными, полимерными, керамическими и оксидными.

Металлические покрытия наносят на деталь гальваническим, термодиффузионным, термомеханическим способами, погружением в расплавленный металл и напылением (металлизацией). Сплошные металлические покрытия надежно защищают металл от коррозии. Однако их сплошность нарушается за счет микропор, царапин, вмятин, сколов. При таких дефектах во влажной атмосфере образуется гальваническая пара и скорость коррозии возрастает.

Технология изготовления резинотехнических изделий.

Резинотехнические изделия широко используется в промышленности (манжеты, втулки, прокладки, трубки, ремни и т.п.).

Состав резин, их классификация по назначению. Резины получают из резиновых смесей, которые состоят из натурального или синтетического каучука, вулканизирующих веществ, ускорителей и активаторов вулканизации, наполнителей, пластификаторов, стабилизаторов. Процесс вулканизации заключается в том, что между макромолекулами каучука появляются поперечные связи, каучук превращается в резину, макромолекулы которой образуют пространственную сетку. При увеличении степени вулканизации изменяются физико-химические, электрические свойства резины.

В качестве вулканизатора каучуков чаще всего используют серу. Серу вводят в количестве 2-3%. Для сокращения продолжительности вулканизации и повышения физико-механических свойств резины используют ускорители. Ускорители повышают реакционную способность веществ и влияют на характер поперечных связей. Эффективность действия ускорителей усиливается в присутствии активаторов вулканизации. В качестве ускорителей вулканизации используют специальные химические соединения (тиазолы и др.), в качестве активаторов - оксиды двухвалетных металлов (цинк, магний, кадмий) и другие химические соединения.

Наполнителями резин являются высокодисперсные неорганические или органические вещества, содержание которых в смеси составляет 10-25%. Наполнители изменяют механические свойства резины, придают им некоторые специфические свойства. В качестве наполнителей используется сажа, синтетический диоксид кремния, силикаты металлов и др. Например, введение сажи в смесь на основе каучука повышает прочность при растяжении в 10 раз.

Введение пластификаторов (2-10%) в каучуки облегчает их переработку, повышает пластичность резины. В качестве пластификаторов используют нефтяные масла, парафины, канифоль и т.п.

В качестве стабилизаторов используют антиоксиданты - специальные химические соединения, повышающие устойчивость смесей к окисляющему действию кислорода.

По назначению резины можно разделить на следующие основные группы:

Резины общего назначения, применяемые при температурах от -50 до +150 ⁰С;

Теплостойкие резины, способные длительно эксплуатироваться при 150-200 ⁰С;

Морозостойкие резины, пригодные для длительной эксплуатации при температурах ниже -50 ⁰С;

Масло и бензостойкие резины;

Резины, стойкие к действию различных химических сред (кислоты, щелочи и др.);

Электропроводящие резины;

Диэлектрические резины, используемые для изоляции кабелей;

Радиационно стойкие резины.

Помимо названных, различают также вакуумные, вибро-, водо-, огне-, светостойкие, оптически активные, фрикционные, медицинские, пищевые и другие резины.

Отличительной особенностью резины является ее высокая эластичность. В широком диапазоне температур резины практически несжимаемы. Температура стеклования их лежит в интервале от -110 до - 40 ⁰С. Резины обладают высокой усталостной прочностью, износостойкостью, низкой газо- и влагопроницаемостью.

Виды обработки резиновых изделий. Используются следующие основные виды обработки резины: формовка, прессование, литье под давлением, радиационная вулканизация.

Для получения изделий типа кольцевых, манжетных уплотнений используют прессование и литье под давлением. Температура прессования обычно составляет 140-150 ⁰С, продолжительность 20-40 мин, давление 1.5-2 мПа.

Для литья под давлением используют резиновые смеси с определенной вязкостью. Наилучшей литьевой способностью обладают резиновые смеси на основе изопреновых каучуков. Этот способ применим для толстостенных изделий серийного производства.

Формование осуществляется в специальных пресс-формах на гидравлических прессах с небольшой скоростью перемещения ползуна, с подогревом.

Радиационная вулканизация, путем облучения изделий пучком быстрых электронов, используется для обкладок кабелей и проводов.

Дата добавления: 2014-12-07