Производство пластмассовых изделий

Процесс переработки исходных материалов с целью получения пластмассовых изделий включает в себя следующие этапы:

— подготовка исходной массы к обработке, включая решение вопроса по ее объему;

— изготовление самих пластмассовых заготовок;

— «тонкая» доработка готовых изделий.

Последняя операция традиционно реализуется механическим способом. Каждому из перечисленных этапов посвящается отдельная статья.

Подготовка полимеров

Известно, что особенности процесса изготовления пластмассовых изделий и их качество зависят от влажности и температуры исходного сырья. На начальном (подготовительном) этапе обязательны операции по сушке или увлажнению, выбираемые в зависимости от текущего состояния гранул/ порошка. Это делается для того, чтобы привести показатели к требуемой норме.

Чрезмерная влажность гранул на подготовительной стадии изменяет показатель текучести расплава. Избыток влаги ослабляет взаимные связи между молекулами, влияя на уровень гидролитической деструкции. Нарушение нормы влажности приводит к следующим нежелательным последствиям:

Снижается прочность будущих изделий.
Ухудшаются показатель удлинения на разрыв и диэлектрические свойства.
На поверхности заготовок после их отливки появляются разводы с белесым и серебристым оттенком.
Также не исключены различные вздутия, волнистые образования, пузыри, отслоения и трещины.

Обратите внимание: В отдельных случаях все перечисленные дефекты проявляются на стадии прессования.

С другой стороны пониженная влажность исходного материала также приводит к его деструкции с одновременным ухудшением показателя текучести.

При повышенной влажности технологией предусмотрена процедура сушки сырья. Для склонных к окислению материалов предпочтительна сушка в вакууме, позволяющая увеличить температуру и сократить длительность.

Для ее проведения используются следующие типы сушильных агрегатов:

Аппараты типа ленточного конвейера.
Специальные турбинные камеры.
Современные вакуум-сушилки.
Агрегаты барабанные.

Для снижения показателя влажности термопластического сырья используются специальные бункера, оборудованные системой подогрева.

Существуют технологии, предусматривающие снижение влажности в процессе расплава, когда в период пластификации давление понижается до заданного уровня. В результате этого из массы выделяются нагретые газы, удаляемые впоследствии вакуумным отсосом.

Процедура сушки завершается на этапе, предшествующем обработке материала; при этом стараются придерживаться параметров чуть ниже нормы. Для полимеров с низким показателем гигроскопичности она необязательна (для них достаточен подогрев перед началом технологического процесса).

Выплавка пластмассовых изделий

По завершении подготовительного этапа переходят к непосредственной выплавке изделий, которая выполняется различными способами. Выбор нужного варианта зависит от того, в каком виде исходное сырье поступает в загрузочный бункер.

Таблетирование исходных материалов

Формование (таблетирование) исходной массы необходимо в том случае, когда она поставляется в порошкообразном виде. В результате такой обработки получаются таблетки заданной формы и размера с требуемыми показателями плотности. При дозировке сырьевой массы из материала удаляется основная часть воздуха, что улучшает показатель теплопроводности конечного продукта.

Для получения гранул применяются механизмы, называемые таблеточными. Среди известных разновидностей таких машин выделим следующие:

Гидравлические устройства с производительностью 5-35 циклов в минуту.
Эксцентриковые механизмы с показателем 16-40 циклов.
Ротационные машины, рассчитанные на 65-605 операций в минуту.

После получения исходного материала переходят к его дальнейшей обработке.

Предварительный разогрев

Для прогрева исходного материала потребуются специальные агрегаты, генерирующие токи ВЧ. Иногда для ускорения процедуры прессования применяют нагреватели контактного типа, обрабатывающие материал перед его загрузкой в прессовочную форму. Использование ВЧ токов снижает величину прессовочной нагрузки, что позволяет продлить время эксплуатации пресса, а также увеличить производительность операций. Все это дает возможность снизить издержки на выпуск готовых изделий заданной формы.

Известно множество способов формовки пластиковых деталей, среди которых особого внимания заслуживают:

Литье заготовок под давлением.
Так называемая «интрузия».
Литье методом прессования.

Рассмотрим каждый из этих способов более подробно.

Литье под давлением (поршневой метод)

При использовании этого метода исходный материал в гранулированной виде поступает в загрузочный цилиндр, где он затем перемешивание вращающимся шнеком. В поршневых моделях процессу пластификации предшествует нагрев исходной массы. Термопласты нагреваются до 200-350˚С, а реактопласты − до 85-120˚С.

Нагретая и тщательно перемешенная масса поступает в отливочную форму, где она постепенно охлаждается до 125-195˚С. Такая заготовка выдерживается под давлением некоторое время, что позволяет снизить порог усадки остывающего материала.

Интрузия

Воспользовавшись этим методом, с помощью того же оборудования удается изготовить пластмассовые детали значительно большего размера и объема. Он существенно отличается от предыдущего способа, при котором пластификация сырья обеспечивается перемещающимся шнеком (готовая масса попадает в форму за счет одной только поступательной подачи).

В случае интрузии в конструкцию агрегата вводится дополнительная деталь. Это − сопло с расширяющимся отверстием, через которое жидкая масса перетекает в форму еще до того, как червяк шнека начинает вращаться. Длительность циклического процесса остается неизменной, однако производительность отливки заготовок резко возрастает.

Литье прессованием

При литье прессованием загрузочная камера располагается отдельно от зоны формовки. Исходное сырье поступает в нее, после чего под действием нагрева и избыточного давления подвергается пластификации. По завершении этой стадии расплавленная фракция перетекает в формы, где постепенно отвердевает.

Этот метод востребован при необходимости получения деталей сложной конфигурации со сравнительно толстыми стенками и с внутренним армированием. Недостаток такого подхода − перерасход сырья, поскольку небольшая его часть задерживается в загрузочной камере.

Доводка изделий механическими способами

Рассматриваемая процедура востребована в следующих ситуациях:

— при необходимости корректировки формы готовых изделий по завершении операции литья под давлением;

— при работе с заготовками листового пластика;

— при необходимости удаления с поверхности деталей ненужных наслоений и для обработки отверстий;

— в условиях совсем небольших по объему пластмассовых производств;

— для сокращения непроизводительных расходов при выпуске сложных по форме деталей;

— при изготовлении небольших партий в условиях ограниченных производств.

Специфичность механической доводки пластмассовых деталей объясняется особыми характеристиками этих изделий (вязкостью, пониженной теплопроводностью и т. п.). С учетом этих параметров подготавливается рабочий инструмент и соответствующая оснастка.

Различают два метода механической доводки: обработка готовых изделий резанием и их разделительная штамповка. Первый вариант оптимально подходит при необходимости удаления наслоений, образующихся в результате горячего прессования. Он также практикуется в ситуациях, когда форма детали позволяет обтачивать ее по завершении отливки. Этот метод дополнительно включает в себя операции сверления и нарезания резьбы на готовых деталях, а также фрезеровки и шлифовки.

Штамповка разделительная востребована в случаях, когда в качестве заготовок используется листовой пластик. В этом случае набор выполняемых операций выглядит так:

Зачистка изделий и их вырубка.
Обрезка и пробивка отверстий.
Разрезка.

При обработке резанием оформление резьбы возможно лишь при наличии специальных навыков работы с волокнистыми материалами. При ее проведении на срезе материала нередко появляются срывы ниток, а также скалывания или трещинки. При шлифовке применяются либо карборундовые круги, либо обычная шлифовальная бумага.

Источники: https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/tehnologiya-izgotovleniya-i-proizvodstva-plastmassovyh-izdeliy.html, https://avtop.ru/stati/179-opisanie-tekhnologii-litya-plastmass, https://plastinfo.ru/information/articles/107/