Особенности прессования полимеров

Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Факультет технологий управления и гуманитаризации

Кафедра Организация упаковочного производства

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

КУРСОВОЙ РАБОТЫ

по дисциплине «Технология переработки полимерных материалов»

 

Тема «Особенности прессования полимеров»

 

 

 

 

 

 

Исполнитель

студентка 3 курса группы 108032-11                                Бобученко М.А.

 

 

 

Руководитель

проф.                    Карпунин И.И

 

Курсовая работа защищена с оценкой_______

Руководитель_______                   Карпунин И.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2013

Реферат

 

Расчетно-пояснительная записка содержит 24 стр., 12 рис., 5 источников литературы.

 

ПРЕСС-ФОРМЫ, ПРЕССОВАНИЕ, ЛИТЬЕВОЕ ПРЕССОВАНИЕ, РЕАКТОПЛАСТЫ

 

Целью данной курсовой работы является рассмотреть особенности прессования полимеров. 
Содержание

 

Реферат…………………………………………………………………...…......3

Введение………………………………………………………………….……..4 
1 Определения……………………………………………………………..........5 
2 Материалы: формы поставки, типизация и приготовление сырья………..5 
3 Подготовка полимерного сырья к прессованию……………………….…..7 
3.1 Дозировка……………………………………………………………...……7  
3.2 Таблетирование……………………………………………….………...….8 
3.3 Предварительный нагрев…………………………………….………...…..9 
3.4 Предпластикация……………………………………………………...……9 
4 Прессование………………………………………………………….......…10 
5 Конструкции прессов…………………………………………………....…12 
6 Пресс-формы………………………………………………………………..14 
7 Прессование реактопластов, армированных волокнистых наполнителей........................................................................................……….15 
8 Литьевое прессование…………………………………………………...….16 
8.1 Конструкции прессов для литьевого прессования………………...……17 
8.2 Давление и температура прессования………………………………...…17 
9 Снятие облоя…………………………………………………………...……18

10 Прессование слоистых изделий……………………………………...…...19 
11 Прессование термопластов………………………………………...…...…21  Заключение……………………………………………………………….……23 
Список литературы…………………………………………………..……….24 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Способ переработки прессованием существует с тех пор, как изделия и полуфабрикаты стали изготавливаться из реактопластов. Именно поэтому прессование рассматривается как классический метод производства изделий из отверждаемых формовочных масс в пресс-форме или из полуфабрикатов между плитами пресса.

Позднее появилось литьевое прессование. Значительный прогресс, достигнутый в области литья под давлением реактопластов, в последние годы отодвинув на задний план технологию прессования. Тем не менее и на сегодняшний день прессование может быть использовано в качестве рентабельного метода переработки. Определяющими при выборе технологии производства является консистенция полимерного сырья, требования, предъявляемые к готовому изделию, а также экономические причины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Определения

 

Оба метода стандартизированы в соответствии с DIN 16700.

Под прессованием (прямым прессованием) понимают такую переработку формовочной массы, при которой она (таблетированная, предварительно нагретая  или пластицированная) под давлением м воздействием температуры заполняет формующую полость разомкнутой пресс-формы, при смыкании которой образуется изделие.

В ходе этого процесса в переработке реактопластов при высокой температуре происходит сшивка макромолекул, а при переработке термопластов происходит охлаждение расплава.

Литьевое прессование отличается от прямого тем, что сырье закладывается не в формующую камеру, а в загрузочную часть пресс-формы, откуда после расплавления под давлением через литниковую систему в формующие полости.

По отношению к прямому прессованию литьевое прессование в последнее время все больше отходят на второй план. При переработке термопластов прессование продолжает свое значение лишь для следующих изделий:

• Толстостненные листы;
• Вспененные полуфабрикаты;
• Изделия из полимеров с очень большой молекулярной массой.

 

2 Материалы: формы поставки, типизация и приготовление сырья

 

Производители сырья и предприятия, его перерабатывающие, согласовывают определенные характеристики, которые стандартизированы в соответствии с DIN7708, DIN 16911, DIN 16912 и DIN 16913. По комбинации цифр можно установить не только свойства сырья, но также и тип полимера, тип наполнителя, цвет и процентное содержание смол.

Так например, рассматривая тип 31, можно сказать, что речь идет о сочетании фенольной смолы с древесной мукой. Наряду с перечисленными типами полимерного сырья существует также некоторые специальные массы, из которых, в качестве замены масс до сих пор наполнявшихся асбестом, изготавливают высококачественные технические изделия.

Полимерное сырье поставляется в виде порошка, гранулята, пасты или препрега. От формы поставки зависит технология переработки сырья. Однако, в любом случае, прежде чем полимерное сырье будет использовано, его необходимо подготовить. В процессе приготовления наполнители и добавки совмещаются со смолой, которая может предварительно частично сшиваться.

 

 

Рис.1 Процесс приготовления термореактивного сырья:

a – смеситель для предварительного смешения;

b – валок; с –шнековый смеситель (пластикатор)

Рис.2 Метод работы с жидкой смолой для приготовления термореактивного полимерного сырья: а – смеситель; b – бегуны

3 Подготовка полимерного сырья к прессованию

 

Прежде чем в пресс-форме образуется изделие, полимерное сырье проходит несколько технологических операций. Такими рабочими этапами является:

• Дозировка;
• Таблетирование;
• предварительный нагрев;
• шнековая предпластикация.

Схематическое изображение процесса подготовки полимерного сырья представлено на рис 3.

Рис. 3 Схематическое изображение процесса подготовки

полимерного сырья

 

3.1 Дозировка

 

Для каждого изделия необходимо достаточное количество полимерного сырья. Точная дозировка важна для свойств и дополнительной обработки изделий. Недостаточность дозировки становится причиной появления пористых участков. Чрезмерная дозировка, в свою очередь, приводит к образованию облоя, а значит потребуется дополнительная обработка. Существуют два способа дозировки: объемная и весовая. На выбор конкретного метода решающее значение оказывает приготовление полимерного сырья.

Объемная дозировка является, наиболее часто используемым методом. Однако производитель полимерного сырья должен гарантировать неизменную насыпную плотность, а также достаточную сыпучесть материала. Оба этих свойства могут быть легко проверены на предприятии, занимающемся переработкой полимерного сырья.

Для того чтобы все гнезда пресс-формы заполнялись одновременно, дозировка полимерного сырья всегда должна осуществляться автоматически. Для этого используются так называемые загрузочные шаблоны. Время контакта полимерного сырья с горячей пресс-формой должно быть непродолжительным, чтобы смыкание пресс-формы могло произойти мгновенно.

Весовое дозирование представляет собой точный метод, но, как правило, требует больших затрат, чем объемное.

Данный метод подходит для полимерного сырья с наполнителем из длинного волокна и крошки, которое не является сыпучим, а значит и не может быть дозировано по объему. Весовое дозирование требует от производителя неизменной кажущейся плотности полимерного сырья, что позволит избежать колебаний насыпного веса.

Более трудоемким является дозировка препрега, который в случае своего клейкого состояния поставляется уложенным между пленками. После удаления пленки препрег должен быть разрезан в соответствии с контуром изделия, как можно более точно, поскольку иначе облой станет причиной преждевременного смыкания пресс-формы.

 

3.2 Таблетирование

 

Таблетирование формовочной массы имеет следующие преимущества:

• Удаление воздуха, находящегося в насыпной массе;
• Обеспечение возможности рентабельного предварительного нагрева;
• Оптимальное использование высоты загрузочной камеры в процессе литьевого прессования.

Существуют различные типы прессов для таблетирования, причем за счет использования разнообразных пресс-форм могут быть изготовлены всевозможные формы таблеток. Таблетирование, как правило, осуществляется при комнатной температуре, и может быть выполнено автоматически практически для всех сыпучих пресс-материалов.

При таблетировании возможна как объемная, так и весомая дозировка, прессовщик же имеет возможность перед подачей сырья в пресс-форму еще раз осуществить весовое дозирование, которое рекомендуется предпринимать в том случае, если таблетки получены со склада или поставляются производителем.

 

 

3.3 Предварительный нагрев

 

В целях сокращения времени пресс-материал подогревается вне пресс-формы. Для этого существует ряд возможностей, например:

• Предварительный нагрев между горячим металлическими поверхностями;
• Предварительный нагрев в печи;
• Предварительный нагрев инфракрасных лучей;
• Высокочастотный предварительный нагрев;
• Микроволновой предварительный нагрев;
• Предварительный нагрев в горячих загрузочных шаблонах;
• Предпластикация

Предварительный нагрев осуществляется прежде всего при работе с конденсационными и эпоксидными смолами.

 

3.4 Предпластикация

 

С начала 1970-х годов на рынке представлены устройства шнековой предпластикации, которые рационализировали переработку реактопластов. По всей конструкции и действию эти устройства схожи с экструдером, который подает пластичный жгут из термореактивного полимерного сырья в накопитель.

В качестве преимущества устройства шнековой предпластикации следует рассматривать не только увеличение загрузки прессов, но и щадящее отношение к пресс-формам.

Лучшая текучесть пластичной массы, по сравнения с не подвергшимся предварительному нагреву пресс-материалом, способствует е меньшему износу пресс-форм. При использовании текучего пресс-материала отпадает и необходимость в аэрации, поскольку летучие компоненты в значительной степени улетучиваются. С этим, как правило, связано лучшее качество поверхности готовых изделий и их более высокие механический свойства. Устройства предпластикации могут быть использованы со всеми прессами пригодными для литьевого прессования. В зависимости от продолжительности отверждения отдельных изделий такая установка может подготавливать полимерное сырье для нескольких прессов.

 

 

 

4 Прессование

 

Процесс прессования формовочная масса на основе термореактивного полимера загружается в пресс-форму, где отверждается под давлением и при повышенной температуре. На рис. 4 схематически изображена последовательность этого технологического процесса. В исходном положении и пресс-форма разомкнута настолько широко, что в нее может быть легко загружен пресс-материал, а после завершения цикла извлечено готовое изделие. Путь до момента смыкания формы должен быть преодолен как можно быстрее, после чего пресс-материал в ходе смыкания будет пластицирован и равномерно распределен в гнезде пресс-формы. Нагреванием, а также за счет дополнительной теплоты трения,

 

 

Рис. 4 Использование устройства шнековой предпластикации на полуавтоматическом прессе:

1 – Загрузочный бункер; 2 – отрезной нож; 3- загрузочный  шаблон;

4 – пластикационный цилиндр; 5 – передвижной стол;

6 – гнезда пресс-форм; 7 – снимающий шаблон

Рис.5 Схематическое отображение  цикла прессования:

1 – пуансон; 2 – матрица; 3 – пресс-материал; 4 – изделие

 

создаваемой при смыкании пресс-формы, материал доводится до температуры отверждения. В ходе выдержки под давлением макромолекулы олигомерного связующего сшиваются между собой,  и образуются отверждения должен быть завершен настолько, чтобы наталкиватели не смогли повредить изделия или не появились признаки коробления. Недостаточность выдержки легко отличить по пористости поверхности готового изделия. После извлечения изделия из пресс-формы ее необходимо очистить, причем основное внимание следует уделить удалению облоя, образующегося в ходе прессования.