Файл: 1 Начало промышленного производства ряда полимеров и пластмасс.docx

рис. 2.38 представлена циклограмма работы этой машины. Кинематика работы заключается в следующем. По окружности ротора на равных расстояниях один от другого расположены комплекты пресс-инструмента, состоящих из матриц и пуансонов верхнего и нижнего. Оси пуансонов параллельны оси вращения ротора. Пуансоны по мере вращения ротора совершают возвратно-поступательные движения в вертикальном направлении при помощи неподвижных направляющих-клиньев давления. Торцевые ролики верхних и нижних пуансонов при вращении ротора набегают на клинья давления и идет двух сторонне прессование.
Гидравлические таблет-машины представляют собой горизонтальный пресс-автомат. На таких машинах изготавливают таблетки повышенной массы Ø35÷230 мм и высотой 50÷190 мм. Машины можно использовать как 1-, 2- и 3-гнездные.

В зависимости от конструкции пресс-инструмента на гидравлической таблет-машине изготавливают круглые и прямоугольные таблетки. Усилие прессования от 120 до 1520 кН. Производительность их небольшая 350÷2100 шт/ч. На рис. 2.39 представлена принципиальная схема работы машины. Отечественные машины – марок МГТ-32, МГТ-63-1, МГТ-1000.

Шнековые (червячные) платикаторы, как самостоятельное оборудование, применяют в основном при переработке реактопластов. Они предназначены для получения пластицированных доз пресс-материала перед прессованием. Эффективность использования пластикаторов заключается в том, что изготовляются стабильные по массе таблетки. Они находятся перед прессованием в пластичном состоянии. Их применение существенно сокращает цикл прессования, дает возможность автоматизации процесса. По исполнению шнековые пластикаторы разделяются на горизонтальные, вертикальные и наклонные. Основной рабочий орган – обогреваемый цилиндр, внутри которого вращается шнек. На рис. 2.40 представлена принципиальная схема работы горизонтального пластикатора.

На рис. 2.41 представлена схема работы вертикального пластикатора волокнитов.

Так, отечественный шнековый пластикатор волокнитов типа ПВЧ-63В с часовой производи­тельностью 60 кг/ч позволяет изготовлять таблетки Ø63, 85, 100 мм и высотой 50÷200 мм с макси­мальной массой 2100 г. Парк типоразмеров зарубежных шнековых пластикаторов большой и позволяет изготавливать таблетки с массой от 65 до 1580 г.

13. 
    Аппараты для предварительного подогрева материалов
    

2.8 Аппараты для предварительного подогрева материалов

---

2.8.1 Цель предварительного подогрева
Полимерные материалы при их переработке в изделия предварительно нагревают, прежде всего, для интенсификации процесса производства. Так, предварительный нагрев термореактивных пресс-материалов (реактопластов) позволяет снизить давление и время прессования, увеличить теку­честь материала, прессовать изделия со сложной и тонкой арматурой, удаляется влага и летучие ве­щества. Это способствует повышению диэлектрических свойств и уменьшению усадки изделия. При переработке термопластов предварительный нагрев применяется при формовании изделий на внутренней или внешней поверхности из листовых материалов и при сварке.
2.8.2 Способы предварительного нагрева
Предварительный нагрев осуществляют в шкафах-термостатах (конвективный нагрев), в контактных нагревателях (контактная теплопередача), инфракрасными нагревателями (радиационный нагрев), в генераторах токов высокой частоты (высокочастотный нагрев).

Термостаты применяются главным образом для подогрева реактопластов в виде порошка или гранул при температуре 80÷140 ⁰С в течение 5÷20 мин. Нагрев применяется электрический, паровой или воздушный. Паровой или воздушный применяется для регулирования содержания влаги в материале, что положительно влияет на усадку и устойчивость размеров пресс-изделий. Подогрев сухим воздухом (электрический) используется, когда необходимо получить изделия с хорошими диэлектрическими свойствами. Предварительный нагрев пресс-материала в термостатах в настоящее время в массовом производстве используется редко, т.к. самый продолжительный. Он может вызвать преждевременное отверждение реактопласта. При прессовании изделий большой массы из волокнитов является эффективным.

Инфракрасные нагреватели применяются при формовании на внутренней или внешней поверхности крупногабаритных изделий из листовых термопластов и при некоторых видах их сварки. Инфракрасный нагрев относится к радиационному типу нагрева (лучеиспускание). Применяют лампы с инфракрасным излучением или нагревательные спирали сопротивления.

Контактные нагреватели применяются при предварительном нагреве таблеток диаметром до 30 мм из реактопластов. Интенсивность нагрева почти в два раза выше, чем в термошкафах, т.к. осуществляется контактным способом теплопередачи.

---

На рис. 2.42 и рис. 2.43 представлены два типа контактных малогабаритных нагревателей. При их работе исключены радио- и телепомехи, которые имеют место при работе генераторов ТВЧ.

Генераторы токов высокой частоты. Контактный и тем более конвективный нагрев не обеспечивают равномерного распределения температуры в материале и высокой скорости нагрева. В современном производстве пресс-изделий из реактопластов распространен высокочастотный (диэлектрический) предварительный подогрев, обладающий следующими преимуществами по сравнению с другими методами нагрева:

1. 
   высокая скорость;
   
2. 
   равномерность и избирательность нагрева;
   
3. 
   простота регулирования режимов нагрева;
   
4. 
   возможность механизации и автоматизации технологических процессов.
   

Принцип нагрева реактопластов (полярных диэлектриков) токами высокой частоты заключается в следующем. В полярном диэлектрике каждая молекула имеет равное количество положительных и отрицательных зарядов. Они находятся в устойчивом равновесии. Если диэлектрики поместить в электрическое поле, то положительные заряды смещаются по направлению к отрицательному электроду, а отрицательные – к положительному. Происходит электрический сдвиг. В переменном электрическом поле этот сдвиг будет происходить с частотой, близкой к частоте этого поля. В материале возникают токи сдвига. При токах сдвига вследствие внутреннего молекулярного трения возникают диэлектрические потери, которые вызывают образование тепла. Количество тепла зависит от частоты электрического поля. При низких частотах поля в диэлектриках возникает небольшое количество тепла, а при высоких (15÷80 МГц) выделяется такое количество тепла, которое можно использовать для промышленного нагрева реактопластов. Поскольку преобразование электрической энергии в тепловую происходит по всей массе материала, то температурные перепады минимальны (рис. 2.44).
Нагрев материала происходит из центра объема материала. Высокочастотный нагрев эффективен при подогреве таблетированных пресс-материалов, т.к. скорость нагрева зависит от плотности материала.

Различные полимерные материалы, помещенные в переменное электрическое поле, нагреваются с разной интенсивностью. Критерием оценки поведения материала в высокочастотном электрическом поле является величина коэффициента диэлектрических потерь К, равного произведению диэлектрической проницаемости ε на тангенс угла диэлектрических потерь

---

tgδ:

(2.5)

Удельная мощность, выделяемая в виде тепла в единице объема диэлектрического материала при нахождении его в электрическом поле, определяется как:

, (2.6)

где f – частота колебаний электрического поля, Гц; Е – напряженность поля, В/м.

Для предварительного нагрева полимерных материалов применяют различные типы генераторов токов высокой частоты. Они различаются выходной мощностью (0,63÷10 кВт) и работают на двух частотах 40,68 и 81,36 МГц. Также отличаются размерами: настольные и напольные шкафы. Масса нагреваемого материала от 0,08 до 1,6 кг.

На рис. 2.45 представлен график скоростей нагрева таблетированного пресс-материала различными способами.

Тема Т4 Технология и оборудование для изготовления изделий методом прессования

1. 
   Дать понятия горячего прессования, компрессионного (прямого) или литьевого (трансферного)прессования.
   

Прессование – это технологический процесс изготовления изделий из полимерных материалов, заключающийся в пластической деформации материалов при действии на него давления и последующей фиксации формы изделия. Основной формующий инструмент пресс-форма, давление в которой создается прессом.

Если формуемый материал способен к пластической деформации без нагревания, то процесс ведется в холодной форме и носит название холодного прессования. В этом случае основным фактором образования прочного изделия являются силы электростатического притяжения, которые вступают в действие при сближении отдельных частиц на расстоянии 10^-8 см.

Формование в нагретой форме, т.е. горячее прессование, применяется, когда нагрев необходим для снижения вязкости материала перед подачей давления и когда фиксация формы изделия осуществляется:

- либо за счет реакции отверждения полимерной матрицы, протекающей при повышенной температуре (прессование реактопластов);

- либо при охлаждении отформованного изделия под давлением в форме (прессование термопластов).

Горячее прессование в зависимости от конструкции пресс-форм проводится методами компрессионного (прямого) или литьевого (трансферного)прессования.

Метод прессования широко применяется при переработке реактопластов, резиновых смесей, и ряде случаев при переработке высоковязких или высоконаполненных полимерных композиций на основе термопластов.

---

Компрессионное прессование реактопластов – наиболее распространенный и простой в аппаратурном оформлении метод. Он применяется при переработке высоконаполненных пресс-материалов на основе реакционно-способных олигомеров, содержащих до 40¸70 % наполнителя: пресс-порошков, волокнитов, слоистых пластиков. Его используют при изготовлении изделий конструкционного назначения, к которым предъявляются высокие требования по однотонности и точности и изделий массой свыше 1 кг. Прессование осуществляется в пресс-формах, конфигурация внутренней полости которой соответствует форме изделия. С конструкцией пресс-форм ознакомитесь в дисциплине “Расчет и конструирование оснастки и изделий из пластмасс и композиционных материалов”. Схема изготовления изделий методом компрессионного прессования представлена на рис. 3.1.

При формовании изделий сложной конструкции, имеющих:

• 
  или малую толщину стенки, но достаточно большую высоту,
  
• 
  или тонкую сквозную металлическую арматуру применяется литьевое прессование. Это метод передавливания (впрыскивания) пресс-материала в оформляющую полость пресс-формы в размягченном (пластицированном) состоянии из загрузочной камеры формы через литниковые каналы. Этим методом перерабатываются быстроотверждающиеся реактопласты, а также высоковязкие и высоконаполненные термопласты. Литьевое прессование делится на два вида:
  

• 
  на собственно литьевое прессование, осуществляемое в пресс-форме с верхней загрузочной камерой, называемой передаточной;
  
• 
  на трансферное прессование, осуществляемое в пресс-форме с нижней загрузочной камерой и вспомогательным плунжером.
  

Схемы двух способов литьевого прессования представлены на рис. 3.2 и. рис. 3.3

2. 
   Физико-химические основы формования изделий из реактопластов методом прессования
   

При прямом прессовании термореактивный пресс-материал, испытывая давление, которое передается через пуансон пресс-формы от усилия пресса:

во-первых, превращается в расплав в результате теплопередачи от нагретых формующих поверхностей матрицы и пуансона;

во-вторых, уплотняется и заполняет всю формующую полость пресс-формы;

в-третьих, отверждается в результате образования пространственной сетчатой структуры полимерной матрицы с выделением или без выделения тепла экзотермической реакции отверждения.

Таким образом, прессование можно рассматривать, как процесс нестационарного течения сплошной среды, сопровождающийся химическими превращениями материала, и его можно описать соответствующими уравнениями теплопередачи, гидродинамики и химической кинетики.

---