Материал: Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие

Пластмассы класса Г. Это термопластичные материалы, у ко­ торых связующими служат природные асфальты, битумы и некото­ рые остаточные продукты переработки нефти, сланцевой и камен­ ноугольной смолы (каменноугольного пека). В качестве наполни­ теля для битумноасфальтовых • пластмасс применяют асбест, хлопковые очесы, каолин, слюду и др. Битумно-асфальтовые пластмассы отличаются высокой кислото- и щелочестойкостью и невысокой стоимостью. Они широко применяются для производства аккумуляторных батарей и различных деталей электро- и радио­ техники.

Свойства полимерных материалов. Свойства пластмасс зави­ сят от многих факторов: от степени полимеризации и строения мо­ лекулы, от видов межмолекулярных связей, от вида наполнителей и других добавок, от количества и чистоты добавок.

Удельный вес в значительной степени определяется химиче­ ским составом полимера и его структурой. Наиболее легкими явля­ ются полимеры с линейными макромолекулами (около 0,9 г/см3). Увеличение удельного веса полимеров вызывают галогены. Кри­ сталлические полимеры несколько тяжелее аморфных. Значитель­ ное влияние на удельный вес пластмасс оказывают наполнители и пластификаторы.

Механические свойства полимерных материалов обусловлены их структурными особенностями и зависят от степени полимериза­ ции и взаимного расположения молекул, а также от внешних фак­ торов: температуры, влажности, ультрафиолетового облучения, наличия паров растворителей.

Все полимеры обладают высокими теплоизоляционными свой­ ствами. Многие из них представляют собой светопрозрачные и све­ тостойкие упругие материалы.

Полимеры, имеющие пространственное строение молекул, от­ личаются высокой стойкостью против набухания в растворителях. Ковалентная природа химических связей атомов обусловливает высокую стойкость полимеров к действию влаги, растворов солей, кислот, щелочей, а также их высокие диэлектрические свойства. Последние повышаются с повышением температуры полимера, уда­ лением из него растворителей и увеличением сетчатости его струк­ туры.

§ 3. Производство изделий из полимерных материалов

Способы обработки пластмасс. Изделия из пластмасс изготав­ ливаются преимущественно формообразующими операциями, ос­ нованными на использовании пластичности исходного материала. Обработка резанием применяется, как правило, при доводочных операциях. Недостатки механической обработки заключаются не только в потерях на отходы, но и в ухудшении свойств материала. При резании обнажается наполнитель, атмосферостонкость кото­ рого обычно ниже атмосферостойкости полимера, теряется глянце­ витость материала и т. д.

487

Технология производства деталей из пластмасс должна обес­ печить требуемую точность и наибольшую производительность, а также сохранить или улучшить свойства исходного материала.

Перед подачей в форму материалу необходимо придать наи­ большую допустимую пластичность (эластичность), что достигается его подогревом. Для ускорения прогрева и улучшения условий ра­ боты в цехах часто перед обработкой материал таблируется. Зна­

чительное ускорение нагрева достигается при использовании токов высокой частоты.

Нагрев многих термопластичных материалов (полиамиды, по­ лиэтилен высокого давления) приводит их в такое высокотекучее состояние, что из них могут быть получены детали сложной формы без создания высокого давления. Однако повышение давления при заполнении формы приводит к уменьшению усадки в начальный период охлаждения и лучшему уплотнению, что делает детали бо­ лее прочными.

Увеличение прочности может быть достигнуто за счет упорядо­ чения (определенной ориентации) расположения макромолекул. В частности, определенная ориентация достигается продавливанием материала через длинные литниковые каналы перед заполнени­ ем форм. При изготовлении плит прессуются определенным образом ориентированные волокна или пленка и т. д.

Литье при атмосферном давлении. Литьем в формы получают детали различной конфигурации из материалов на основе феноль­ ных, карбамидных, акриловых, эпоксидных, полиэфирных и других смол, которые затвердевают непосредственно в формах в резуль­ тате поликонденсации или полимеризации, а также остывания или затвердевания растворителя. Перед заливкой в формы фенольные и карбамидные смолы предварительно приготавливаются в"реакторе, из которого они поступают в ковш. В ковше смола перемешива­ ется с красителями и катализаторами.

Залитые формы помещаются в сушильные шкафы, где они вы­ держиваются при температуре 80—90° в течение длительного вре­ мени (от нескольких часов до суток и более). Этим методом из фенольных и карбамидных смол изготавливают различные плиты, блоки, фасонные детали и др.

Из полиакриловых смол отливают плиты, стержни, трубы, фи­ тинги и различные прозрачные изделия для технических и бытовых нужд.

Отливки из эпоксидных и полиэфирных смол получают в фор­ мах при комнатной или слегка повышенной температуре с добавле­ нием к исходному материалу катализаторов. Обычно этим методом изготавливают небольшие детали, часто с внутренними стержнями (вставками) из металла или керамических материалов.

В последнее время получил распространение метод изготовле­ ния деталей широкого потребления литьем полихлорвинила. Техно­ логический процесс этого производства заключается в нагреве смеж­ ен полимера с пластификаторами до 160— 180° и заливке желати­ нообразной массы в формы.

488

Формы для литья при атмосферном давлении вгорячую изго- 'тавливают из свинца, стекла или гипса. Форма, которая после за­ ливки не нагревается, может быть изготовлена из дерева или ре­ зины.

Литьем получают пленку толщиной 0,03—0,15 мм из полихлор­ винила или производных целлюлозы. Для получения пленки пла­ стифицированный материал тонким слоем наносится на ленту транспортера или на вращающийся барабан. Лента транспортера с нанесенной массой или часть барабана проходит через нагрева-

Рис. 292. Схема компрессионного прессования:

а— пресс-форма открыта; б—пресс-форма закрыта

тельную камеру, в которой происходит желатинизация материала. После охлаждения пленка снимается и наматывается на барабан.

Формовое (горячее) прессование. При формовом прессовании исходным материалом (обычно в виде смеси полимера с наполни­ телями, пластификаторами, стабилизаторами, красителями и т. д.) заполняется пресс-форма, а затем посредством пуансона произво­ дится прессование. Различают два вида формового прессования — компрессионное и литьевое.

При компрессионном прессовании (рис. 292) пресс-порошок 5

(таблетки) засыпается в гнездо 4 матрицы 3, а затем сердечни­ ком 2 пуансона 1 формуется изделие 6. Пресс-порошок перед по­ дачей в пресс-форму обычно нагревают. Если изделие изготавлива­ ется из термореактивных материалов, то оно извлекается из пресс-формы вгорячую, а если из термопластичных — только после остывания. В связи с последним использование этого метода для переработки термопластичных материалов нецелесообразно из-за низкой производительности.

При литьевом прессовании (рис. 293) исходный материал на­ гревается в загрузочной камере, откуда под давлением поршня через подводящий канал поступает в пресс-форму. Этот метод применяют для изготовления крупных деталей сложной формы.

489

Матрицы для прессования изделий из" пластмасс могут быть как цельными, так и разъемными. Пресс-формы бывают открытые

точная дозировка материала, так как при плоском замыкании име­ ется возможность его выхода из рабочей полости. Эти пресс-формы преимущественно применяются для формовки термопластичных материалов, отходы которых используются при последующих фор­ мовках.

Рис. 293. Схема литьевого прессования:

а — пресс-форма открыта; б — пресс-форма закрыта; в — пресс-форма

Поршневые пресс-формы требуют точной дозировки материа­ ла. Обычно они применяются для формования деталей из термо­ реактивных пластмасс. Для комбинированных пресс-форм не тре­ буется такой точности, как для поршневых, и, кроме того, долго­ вечность их значительно выше.

Для нагрева пресс-форм используют перегретый пар давлени­ ем 4—9 ати, горячую воду, газ (сжигаемый в камерах пресс-форм), электрический ток (сопротивление), токи высокой частоты и горя­

490