Переработка термореактивных пластмасс, полученных литьем под давлением

При литье под давлением термореактивного пластика используется винт или плунжер, который проталкивает полимер через нагретый цилиндр (120–260°F), чтобы уменьшить вязкость, а затем впрыскивает его в нагретую форму (300–450°F). Как только материал заполняет форму, он оказывается под давлением. В это время происходит химическая сшивка, вызывающая затвердевание полимера. Твердый (т.е. затвердевший) продукт можно извлечь из формы, пока он горячий, и его нельзя переформовать или переплавить.

Оборудование для литья под давлением имеет зажимное устройство с гидравлическим приводом для закрытия формы и устройство для впрыска, которое может транспортировать материал. Большинство термореактивных пластиков используются в гранулированной или хлопьевидной форме, которую можно подавать в шнековое инжекционное устройство из гравитационного бункера. При обработке полиэфирной сыпучей массы (ВМС) это похоже на"тесто"и подающий поршень используется для вдавливания материала в канавку резьбы.

Полимеры, обработанные этим процессом (в порядке количества); фенольные смолы, полиэфирные БМК, меламин, эпоксидные смолы, карбамидоформальдегидные пластики, полимеры виниловых эфиров и диаллилфталат (ДАП).

Большинство термореактивных материалов содержат большое количество наполнителей (до 70% по весу) для снижения стоимости или улучшения низкой усадки, прочности или специальных свойств. Обычные наполнители включают стекловолокно, минеральное волокно, глину, древесное волокно и сажу. Эти наполнители могут быть очень абразивными и иметь высокую вязкость, которую необходимо преодолевать с помощью технологического оборудования.

Обработка

И термопласты, и реактопласты уменьшают вязкость при нагревании. Однако вязкость термореактивных материалов увеличивается со временем и температурой из-за химических реакций сшивки. Совместным результатом этих эффектов является U-образная кривая зависимости вязкости от времени и температуры. Целью литья под давлением термореактивных материалов является завершение операции заполнения формы в области с наименьшей вязкостью, поскольку давление, необходимое для придания материалу формы формы, является самым низким. Это также помогает минимизировать повреждение волокон полимера.

В процессе литья под давлением используется шнек, который перемещает материал через нагретый цилиндр, в котором вода или масло циркулируют в рубашке вокруг цилиндра. Шнек может быть разработан для каждого типа материала и слегка сжат для удаления воздуха и нагрева материала для достижения низкой вязкости. Большинство термореактивных материалов здесь хорошо текут.

Операция подачи материала в форму заключается в остановке вращения шнека и продвижении шнека вперед на высокой скорости под действием гидравлического давления, чтобы нагнетать пластифицированный материал с низкой вязкостью в форму. Такой быстрый поток требует заполнения полости формы за 0,5 секунды, а давление должно достигать 193 МПа. Как только полость формы заполняется, высокоскоростной поток материала генерирует большее тепло трения, ускоряя химическую реакцию.

После заполнения полости формы давление впрыска упадет до давления выдержки 34,5-68,9 МПа. Такое удерживающее давление удерживается на материале в течение 5-10 секунд, затем давление сбрасывается и начинается следующий цикл пластификации.

Материал выдерживают в горячей форме до тех пор, пока он не затвердеет, а затем прижимное устройство открывается для выталкивания изделия. Продукт может быть слегка неотвержденным и немного мягким, когда его только что извлекли. Окончательное отверждение завершается через 1–2 минуты после удаления с использованием тепла, сохраняемого внутри продукта. Весь цикл производства термореактивных изделий составляет 10-120 секунд в зависимости от толщины изделия и вида сырья.

Для улучшения качества и воспроизводимости продукта используется множество различных специализированных технологий. Ввиду того, что некоторые термореактивные полимеры при нагревании выделяют газ, после частичного заполнения формы часто проводится операция дефляции. На этом этапе форму слегка приоткрывают, чтобы позволить газу выйти, а затем быстро закрывают, чтобы ввести оставшийся материал.

Литье под давлением обеспечивает более высокую прочность, лучший контроль размеров и улучшенное состояние поверхности (внешний вид), что достигается за счет использования формы с телескопической мембранной полостью и мембранным сердечником. Пресс-форму можно открыть на 1/8-1/2 дюйма во время процесса впрыска, а затем быстро сжать, точно так же, как форма закрывается.

Цельные формовочные массы из стекловолокна, наполнителя и полиэфирной ненасыщенной смолы могут быть оснащены дополнительным специализированным оборудованием на машине для завершения литья под давлением. Поршневой питатель соединен со стволом для принудительной подачи, которым можно управлять двумя разными способами. Один из них имеет традиционный возвратно-поступательный шнек, который продвигает материал вперед, перемешивая и нагревая его. Для этого необходим обратный клапан на конце винта. Не допускайте обратного вытекания материала на резьбу винтов, поскольку вязкость материала очень низкая. Другой способ — использовать плунжер или поршень для вдавливания материала в полость формы. Плунжер часто используется для материалов, содержащих более 22% стекловолокна по весу, поскольку он меньше повреждает волокно, а также может обеспечить более высокую прочность.

Другим технологическим методом, который впервые был использован для формования термореактивных пластмасс, является компрессионное формование и трансферное формование. По сравнению с ними преимущества и недостатки литья под давлением заключаются в следующем:

Преимуществами литья под давлением перед прессованием являются: более быстрый цикл формования (в 2-3 раза), автоматизация процесса; меньше изменений продукта; более низкие затраты на рабочую силу; высокая производственная мощность.

Недостатками литья под давлением по сравнению с литьем под давлением являются: более высокие затраты на оборудование и формы; Компрессионное формование позволяет получить более высокую прочность изделия и лучшее качество поверхности.

Преимущества литья под давлением обычно находятся между литьем под давлением и прессованием.

Оборудование

Важными факторами при выборе оборудования для литья под давлением термореактивных пластмасс являются: мощность зажимного устройства формы и производительность литья под давлением; система контроля и температуры ствола.

Выбор устройства зажима формы с давлением закрытия в тоннах должен осуществляться исходя из определяемой проектируемой площади формования изделия и проточного канала. Требуемый тоннаж может составлять от 1,5 до 5 т/дюйм2, в зависимости от сложности формованного изделия и используемого сырья. Размер оборудования составляет от 30 до 3000 тонн, а вес наиболее распространенного оборудования составляет от 100 до 600 тонн. Толщина стальной пластины и жесткость машины очень важны. Минимизировать деформацию изгиба во время инъекции, что затрудняет удаление перелива.

Производительность машины для впрыска необходимо анализировать на основе максимального давления впрыска, необходимого для заполнения формы, а также объема материала в полости и системе каналов потока. Требуемое давление впрыска колеблется от 96,5 МПа для полиэфирных интегральных формовочных компаундов до 207 МПа для некоторых специальных фенольных пластиков. Производительность машины для впрыска часто обозначается теоретическим объемом (площадь впрыскиваемого шнека или поршня, умноженная на его ход).

В целом мощность оборудования определяется на 85% от объема продукции, которую может произвести оборудование. При указании на оборудовании мощности по производству полистирола при определении производительности по массе детали необходимо учитывать разницу плотности между ним и термореактивными пластиками.

В настоящее время популярной системой управления является компьютерное управление, которое может выбирать скорость впрыска и нагрузку зажимного устройства. Программа технологического процесса, перемещение бокового стержня формы к форме, рабочий цикл эжекторного устройства и контроль температуры ствола и формы. Чрезвычайно ценен метод настройки и записи последовательной подачи конкретной формы и конкретного сырья. Потому что в процессе присутствует большое количество переменных.

Температура ствола контролируется горячей водой, протекающей через рубашку, закрывающую ствол. Контроль температуры формы чаще всего осуществляется с помощью подключаемых нагревателей, но его также можно осуществлять с помощью пара или циркулирующего горячего масла.

Хорошо контролируемая температура пресс-формы является наиболее важной для получения однородной продукции.

Общие варианты оборудования включают в себя питатели для цельных формовочных масс, системы быстрой смены форм, резервуары с гидравлической жидкостью для быстрого впрыска, боковые сердечники, соединенные с гидравлической системой для скольжения формы, роботизированные системы захвата и воздушные форсунки для удаления струи, образующейся во время каждой формовки. цикл.

Из-за низкой вязкости полимера он растекается в тонкую пленку на линии разъема, поэтому готовые термореактивные пластики часто приходится подрезать для удаления заусенцев. Удаление заусенцев с формованных деталей часто осуществляется путем прокатки деталей или пропускания их через устройство, в котором высокоскоростные пластиковые гранулы сбивают хрупкий слой заусенца.

Приложения

Основные рынки термореактивных материалов, производимых методом литья под давлением, включают:

Автомобильная промышленность: детали двигателей, отражатели фар и детали тормозов.

Электротехническая промышленность: автоматические выключатели, корпуса переключателей и формирователи катушек.

Бытовая техника: плиты для хлебопечек, подставки для кофеварок, коллекторы двигателей, корпуса двигателей и корпуса для мусоропроводов.

Прочее: корпуса электроинструментов, корпуса ламп, расходомеры газа и столовая посуда.