Трансферное (литьевое) прессование

Дальнейшим логическим развитием прессования с пред­варительным нагревом и таблетированием полимерных материалов является метод так называемого трансферного (или литьевого) прессования, при котором порция полимера расплавляется в камере перед формой, а затем расплав подается в

форму, где осуществляют собствен­но прессование под давлением и отверждение. Процесс схематически показан на рис. 27. Впрыск полимера че­рез узкое сопло способствует повышению однородности температурного поля в массе материала, а также улуч­шению его гомогенизации. Это, в свою очередь, приводит к более равномерному отверждению (особенно в случае крупногабаритных изделий) и, следовательно, к умень­шению опасности коробления изделий из-за возникнове­ния внутренних напряжений. На стадии предваритель­ного нагрева особенно необходим тщательный контроль за температурой во избежание образования пробок из отвержденного полимера.

Рисунок 27 Трансферное прессование:

а — материал помещен в литьевую по­лость, или камеру; б — материал про­давлен через сопло в закрытую форму.

Однако отверждение до неко­торой степени допустимо в тех случаях, когда за счет этого сокращается время цикла.

Другим преимуществом трансферного прессования является низкий износ деталей форм вследствие того, что давление в данном случае не воздействует непосред­ственно на полимер, находящийся в форме, как это имеет место при прямом прессовании.

Кроме того, обсуждае­мый метод позволяет изготавливать изделия более слож­ной конфигурации и использовать арматуру, так как по­следняя не подвергается большим сдвиговым усилиям, как это имеет место при прямом прессовании, и не сме­щается. Качество поверхности изделий при трансферном прессовании также выше.

Для увеличения производительности этого процесса и улучшения качества изделий так же, как и при прямом прессовании, вводят ряд усовершенствований. К ним от­носится применение вспомогательного плунжера или поршня для передачи давления на материал в камере.

Такой процесс, называемый иногда плунжерным прес­сованием, обеспечивает несколько большую скорость, чем обычное литьевое прессование, так как весь поли­мер уходит из загрузочной камеры, а не остается в лит­никовых каналах (т. е. полимер весь используется на из­готовление изделия).

Рисунок 28 Принципиальная схема

поршневой (а) и шнековой (б) машин для литья под давлением

Сочетание червячного экструдера с трансферным плунжером или поршнем представляет собой комбинацию узлов оборудования, на базе которой, в частности, легко создать полностью автоматический процесс (рис. IV. 9).

Литье под давлением

Метод литья под давлением является логичным раз­витием процесса литьевого (трансферного) прессования, а также процессов термоформования, так как он преду­сматривает нагревание полимера до расплавления и его впрыск непосредственно в охлажденную форму. На рис. IV. 10 сопоставлены обсуждаемые процессы формо­вания.

В первых машинах для переработки пластмасс, соз­данных в 30-е годы нашего столетия, для подачи мате­риала в формовочную камеру использовали простой плунжер или поршень.

Процесс литья под давлением можно разделить на пять основных этапов: 1) смыкание формы и перемеще­ние ее к соплу; 2) движение плунжера вперед и подача сырья в цилиндр пластикатора; одновременный впрыск пластицированного материала в форму; 3) выдержка плунжера в переднем положении с сохранением давле­ния в сопле; охлаждение и отверждение материала в форме; 4) возврат плунжера в исходное положение и вы­держка формы в сомкнутом состоянии; подача свежей порции полимера из питателя дозатора в пластикацион-ный цилиндр; 5) отведение формы от сопла, размыкание формы и извлечение отливки.

Использование шнекового (червячного) пластикатора с возвратно-поступательным движением шнека вместо плунжера позволяет не только нагреть и пластицировать полимер перед впрыском, но и улучшить гомогенизацию расплава и повысить точность дозирования. Применение шнекового устройства значительно упростило также тех­нологию процесса в целом. На рис. IV. 11,6 показаны конструктивные особенности литьевой машины со шнековым пластикатором.

Рисунок 29 Принципиальная схема поршневой (а) и шнековой (б) машин для литья под давлением

Цикл литья под давлением

Совокупность операций при литье под давлением со­ставляет так называемый цикл формования. Соблюдение правильных пропорций между продолжи тельностью различных операций гарантирует получение изделий наилучшего качества за минимальное время.

Рисунок 30 Круговая диаграмма рас­пределения продолжительности основ­ных операций цикла литья под да­влением:

1 — впрыск расплава; 2 — выдержка фор­мы в сомкнутом состоянии; 3 —охла­ждение отливки; 4 — «мертвое» время (пауза).

Общее время цикла складывается из четырех элемен­тов: 1) время впрыска — время, необходимое для запол­нения формы расплавом; 2) время выдержки материала в форме под давлением —время нахождения плунжера в переднем крайнем положении при поддержании давле­ния в сопле; 3) время охлаждения —время, необходимое для удовлетворительного отверждения полимера, т. е. для безопасного извлечения изделия из формы (процесс отверждения фактически начинается уже при выдержке материала в форме под давлением и продолжается при охлаждении; 4) время задержки («мертвое» время) — время, необходимое для раскрытия формы, извлечения изделия и последующего смыкания формы.

Кроме соблюдения оптимального соотношения между составляющими общего времени цикла процесс литья под давлением во многом зависит от

грамотного выбора трех основных параметров технологического режима: 1) температуры цилиндра, 2) давления впрыска, 3) тем­пературы формы. Поэтому необходимо рассмотреть их влияние на свойства полимера и качество конечного из­делия на каждой стадии процесса.