Переработка полимеров

Литье под давлением  – процесс, во время которого материал переводится в вязко-текучее состояние  и затем впрыскивается под  давлением в форму, где происходит оформление изделия.

 Методом литья  под давлением производят штучные  изделия массой от долей грамма  до десятков килограммов. Этот  способ является наиболее распространенным  в переработке большинства промышленных  термопластов. Кроме того, литьем  под давлением производят изделия  армированные, гибридные, полые,  многоцветные, из вспенивающихся  пластиков и др.

 

 Основным оборудованием  процесса является термопластоавтомат, оснащенный пресс-формами (рис. 1).

 

 Рис. 1. Термопластоавтомат фирмы Engel.

 Отличительной  особенностью метода является  его цикличность, что ограничивает  его производительность.

 К основным  достоинствам литья под давлением  относятся: 

универсальность по видам перерабатываемых пластиков,

высокая производительность,

высокое качество получаемых изделий,

возможность изготовления деталей весьма сложной конфигурации или тонкостенных изделий,

отсутствие дополнительной обработки конечного продукта (за исключением операции удаления литников),

полная автоматизация  процесса.

 Недостатки  метода:

литьевые машины являются сложными и недешевыми устройствами, насыщенными современными техническими решениями;

применение термопластоавтоматов для реализации конкретного технологического процесса требует квалифицированного технико-экономического обоснования.

 Принципиально,  суть технологии литья под  давлением состоит в следующем  (рис. 2). Расплав полимера подготавливается  и накапливается в материальном  цилиндре литьевой машины (в данном  случае - червячного типа) к дальнейшей  подаче в сомкнутую форму (позиция  а).

 Затем материальный  цилиндр смыкается с узлом  формы, а пластикатор (в нашем случае - невращающийся червяк) в процессе осевого движения перемещает расплав в форму (позиция б). В результате чего форма заполняется расплавом полимерного материала, а пластикатор смещается в крайнее левое (на рисунке) положение (позиция в).

 Далее расплав  в форме застывает (или отверждается - в случае реактопластов) с образованием твердого изделия (позиция г). Материальный цилиндр продолжает оставаться в сомкнутом с системой формы положении. В этой ситуации червяк начинает вращаться с заданной скоростью, подготавливает и транспортирует расплав в переднюю зону материального цилиндра и при этом отодвигается назад. В конце накопления требуемого объема расплава вращение червяка прекращается. Он занимает исходное положение.

 После завершения  процесса затвердевания (отверждения)  пластмассы форма размыкается,  и изделие удаляется из нее  (позиция д). Для облегчения съема изделия материальный цилиндр может к этому моменту отодвинуться от узла формы. Далее цикл литья под давлением повторяется.

 

 

 Рис. 2. Принципиальная  схема процесса литья под давлением. 

 Процесс литья  под давлением можно разбить  на следующие стадии:

1. Дозирование  материала и загрузка его в  цилиндр. 

2. Пластикация  материала. 

3. Впрыск пластифицированного  материала в сомкнутую форму  и выдержка его под давлением. 

4. Охлаждение  изделия в форме. 

5. Размыкание  формы и удаление изделия из  неё. 

 К технологическим  параметрам литья под давлением  относятся: температура пластикационного цилиндра, температура формы, удельное давление литья и продолжительность стадий цикла.

Температура пластикации  должна быть выше температуры текучести  полимера на 10 – 20°С. При более высоких  температурах уменьшается вязкость расплава, облегчаются условия формования, повышается производительность литьевой машины, но увеличивается скорость термической и термоокислительной деструкции.

 

Температура формы  должна быть меньше температуры размягчения  полимера, но слишком низкая температура  формы может быть препятствием к  нормальному её заполнению при впрыске.

 Выбор оптимальной  температуры определяется способностью  полимера к кристаллизации, скоростью  кристаллизации, его теплофизическими  свойствами, а также конструктивными  особенностями формы, давлением  литья и температурой поступающего  в форму расплава.

Время цикла формования определяется временем пластикации  материала, временем впрыска материала  в форму и выдержки под давлением, временем охлаждения изделия в форме.

 Время пластикации  зависит от теплопроводности  полимера и характеристик нагревательного  цилиндра. На общее время цикла  почти не влияет.

 Стадия выдержки  под давлением заканчивается  в момент застывания расплава  в впускных каналах. Затрачиваемое время зависит от температуры расплава и формы, а также от формы и размеров литниковой системы.

 Время охлаждения  определяется температурой расплава, формы и объемом отливки. Вносит  наибольший вклад в общее время  цикла. 

Усилие смыкания формы и удельное давление литья  характеризуют конструктивные особенности  узла смыкания (рис. 3) и определяют возможность  изготовления изделия на данном термопластоавтомате и максимальную площадь отливаемого изделия.

 

 Рис. 3. Узел  смыкания и впрыска. 

 Основную часть  отходов при литье под давлением  составляет материал, застывший  в литниковых системах. Для уменьшения литниковых отходов в настоящий момент производители используют «горячеканальные» формы, которые дают также ряд других преимуществ.

 Все отходы  литьевого производства могут  быть использованы для вторичной  переработки.