Способы формования изделий пластмасс

Mse-Online.Ru

Способы получения изделий из пластмасс

Переработка пластмасс в изделия осуществляется одним из следующих способов: экструзией, литьем под давле­нием, формованием в прессформах, формованием в штампах, вакуумным и пневматическим формованием, сваркой, склейкой, механической обработкой.

На выбор способа оказывает влияние вид пластмасс (термореактивные или термопластичные), конфигура­ция и геометрические размеры изделия, вязкость или те­кучесть пластмассы и т. д.

Экструзией (формование выдавливанием) получают изделия из термопластов в виде бесконечных труб, стержней, лент и т. п. на червячных прессах (экструдеpax).

Исходные материалы, загружаемые в пресс через бункер, нагреваются с помощью вмонтированных в пресс водяных, паровых или электрических нагревателей, пе­ремешиваются и нагнетаются шнеком в формообразую­щий мундштук. Выходящее из пресса изделие охлажда­ется воздухом или водой и разрезается на части нужной длины.

Литье под давлением — способ формования изделий из термопластов в вязко-текучем состоянии в литьевых машинах. Исходный материал из бункера через дозатор посту­пает определенными порциями в обогреваемый цилиндр машины. Разогретый до вязко-текучего состояния мате­риал подается поршнем или шнеком через сопло цилинд­ра в прессформу, заполняет ее полость и выдерживается в ней в течение некоторого времени (1—2 минуты) для фик­сации формы изделия. Затем прессформа раскрывается и из нее извлекается готовое изделие.

Формование в прессформах — наиболее широко рас­пространенный способ изготовления изделий из термо­реактивных пластмасс. Прессование производится на гидравлических прессах под давлением 10—25 МН/м 2 (100—250 кгс/см 2 ). Прессматериал поступает в нагре­тую до 130—200 0 С прессформу. Под действием темпера­туры и давления прессматериал размягчается и заполня­ет всю полость прессформы, которая через некоторое время, достаточное для отверждения материала, рас­крывается, и изделие выталкивается.

Формование в штампах применяется для изготовле­ния изделий незамкнутого контура (стекла кабин, обте­кателей, козырьков и др.) из листовых термопластов (винипласта, органического стекла, полиэтилена). При формовке детали выдерживают в штампах под опреде­ленным давлением до температуры 40—45°С. Затем от­формованное изделие охлаждается в штампе для фикса­ции полученной им конфигурации. Для получения поверхности лучшего качества применяют штампы, изго­товленные из дерева или песчано-клеевой массы, а ра­бочие поверхности пуансона и матрицы оклеивают зам­шей или байкой.

Вакуумное и пневматическое формование исполь­зуется для изготовления деталей сложной пространст­венной формы (колпаков и деталей для оптики и свето­техники) из листового термопласта (органического стек­ла) с достаточно высокими оптическими свойствами так как во время формования предварительно подогре­тый материал не скользит по оформляющей поверхности ‘штампа. Роль пуансона или матрицы выполняет упру­гая среда — атмосферное давление или сжатый воздух. Вакуумное и пневматическое формование применяется также при изготовлении крупногабаритных изделий и из некоторых термореактивных пластмасс с высокопрочны­ми наполнителями (стеклянным волокном, стеклянной тканью).

Сварка как — метод обработки пластмасс применяет­ся для соединения деталей из термопластов контактным методом с присадочным материалом или без него.

Термопласты, имеющие ограниченную пластичность при нагревании (винипласт, фторопласты и др.) свари­ваются с применением присадочного материала в виде прутков или пасты. Реактопласты (например, стеклопластики) свариваются с присадочным материалом ТВЧ и без него или ультразвуком.

Присадочные материалы в виде прутков, подогретые горячим воздухом, а присадочные пасты в холодном со­стоянии плотно укладываются в паз между соединяемы­ми деталями. После этого детали прижимают друг к другу и прогревают.

Без присадочного материала свариваются термопла­сты, приобретающие высокую пластичность в нагретом состоянии (полиэтилен, полиамиды и др.). В этом слу­чае свариваемые поверхности, тщательно пригнанные, прижимают друг к другу под давлением 0,2—-0,3 МН/м 2 (2—3 кгс/см 2 ) и прогревают токами высокой частоты, ультразвуком или другим способом. Взаимная диффу­зия макромолекул приводит к соединению свариваемых поверхностей с прочностью, равной прочности основного материала.

Склеивание является одним из способов соединения пластмасс между собой, а также с металлом и другими материалами. Клеевое соединение прочнее, надежнее и экономичнее соединений на заклепках. Органическое стекло также хорошо склеивается 3%-ным раствором полиметилметакрилата в дихлорэта­не, однако склеенная им поверхность становится мато­вой, что является существенным недостатком. Прочность клеевого соединения зависит от правиль­ного подбора клея, качества подготовки склеиваемых поверхностей, толщины клеевой пленки, точности соблю­дения режимов склеивания, конструкции соединения.

Источник

Виды и способы формования пластиковых изделий

Итак, вам нужна нестандартная пластиковая деталь или изделие, но вы не знаете, какой для этого метод формовки использовать. В первую очередь следует определиться с размерами будущего изделия, его физическими свойствами (гибкость или жесткость) и формой (круглая, квадратная или другая).

Сегодня мы рассмотрим несколько основных современных видов формования пластиков и попробуем найти самый идеально подходящий метод для изготовления нужных вам изделий.

Что представляет собой формовка полимеров в целом?

Формование полимеров представляет собой процесс обработки жидкого или гибкого материала с использованием жесткой рамы, называемой формой или матрицей.

При формовании пластмасс порошкообразный или жидкий полимер, такой как полиэтилен или полипропилен, помещают в полую форму, чтобы сырье могло принять необходимую форму. В зависимости от типа применяемого полимера, различных диапазонов температуры и давления для создания конечного продукта могут использоваться разные методики формовки.

История литья пластмасс

Литье пластмасс впервые начало использоваться в конце 1800-х годов для производства бильярдных шаров. До этого шары изготавливали из слоновой кости.

В 1868 году Джон Уэсли Хаятт изобрел способ изготовления бильярдных шаров путем впрыска целлулоида в инструмент характерной формы. Четыре года спустя Хаятт и его брат изобрели и запатентовали оборудование автоматизирующее процесс формовки. Это была первая в мире машина для литья пластика под воздействием высокого давления.

В 1946 году Джеймс Хендри изобрел винтовое оборудование для литья, которое заменило технику плунжерного впрыска. Это оборудование сегодня является самым применяемым.

Современное ротационное литье также имеет богатую историю, начиная с 1855 года, когда еще первые неусовершенствованные машины использовались для производства металлических артиллерийских снарядов в Великобритании.

Обработка пластика ротационным методом была введена в начале 1950-х, когда ее впервые использовали для изготовления головок для кукол. А затем, в 1960-х годах, был разработан современный процесс ротационного формования, который позволяет нам создавать большие контейнеры с полиэтиленом низкой плотности. В недавней истории усовершенствования процессов, улучшение качеств оборудования и разработка пластикового порошка ускорили создание готовых изделий, что привело к быстрому росту популярности ротационного формования.

Типы литья пластмасс

Наиболее популярными методами литья пластмасс являются ротационное формование, литье под давлением, выдувное формование, компрессионное формование, экструзионное формование и термоформование. Мы рассмотрим все эти методы.

Ротационное литье

Ротационное формование представляет собой производственный процесс по изготовлению больших полых деталей и изделий путем помещения порошка или жидкой смолы в металлическую форму и вращения ее в печи до тех пор, пока смола не покроет внутреннюю часть формы. Постоянное вращение пресс-формы создает центробежную силу, образующую изделия с равными стенками. Как только форма остынет, затвердевший пластик удаляется из формы.

Во время ротационной формовки затрачивается очень мало материала, а полимерные отходы можно использовать повторно, что делает эту методику формовки экономичной и экологически чистой.

Изделия, изготавливаемые ротационной формовкой

Ротационное формование обычно используется для изготовления больших полых пластиковых изделий, таких как контейнеры для массовых грузов, резервуары для хранения, автомобильные детали, морские буи, мусорные баки, дорожные конусы, корпуса для габаритной техники и горки для детских площадок.

Ротационный формовочный инструмент

Сама формовочная форма может быть очень сложной, что автоматизирует формование широкого спектра продуктов сложной конструкции, т к. их после полного производственного цикла практически не нужно дополнительно обслуживать (обрезать, сверлить, проделывать дополнительные зазоры). Формы могут включать вставки, изгибы и контуры, а также логотипы и прорези для пластиковых или металлических вставок, которые нужно размещать после формования изделия.

Затраты на оснастку для вращающихся форм ниже, чем для литья под давлением или выдувных форм. Стартовые вложения также сравнительно невысокие. При этом сам производственный процесс экономически выгоден даже если нужно изготовить все 25 изделий.

Литье под давлением

Литье под давлением — это процесс изготовления нестандартных пластиковых деталей путем инжекции расплавленного пластика под высоким давлением в металлическую форму. Как и при других способах литья пластмассы, после впрыска расплавленного пластика в формовочный инструмент, форма охлаждается и открывается, чтобы выдать твердую пластиковую деталь.

Процесс похож на пресс-форму Jello, которая заполняется, а затем охлаждается для создания конечного продукта.

Изделия, изготавливаемые литьем под давлением

Литье под давлением обычно используется для изготовления пластмассовых деталей очень большого объема. Большие литьевые машины могут формовать детали автомобилей. Меньшие машины могут производить очень точные пластиковые детали для хирургического применения. Кроме того, существует множество типов пластиковых смол и добавок, которые можно использовать в процессе литья под давлением, чтобы улучшать физические и механические свойства изделий, запрашиваемые дизайнерами и инженерами.

Формы для литья под давлением, которые обычно изготавливаются из стали или алюминия, стоят дорого. Производство пресс-формы для литья под давлением обычно занимает 12-16 недель.

Выдувное формование

Выдувное формование — это метод изготовления полых, тонкостенных, нестандартных пластиковых деталей. Он в основном используется для изготовления изделий с одинаковой толщиной стенок и там, где важна точность сложной формы. Процесс основан на том же принципе, что и выдувание стекла.

Выдувные машины нагревают пластик и впрыскивают воздух, раздувая горячий пластик, как воздушный шар. Пластик выдувается в форму и, расширяясь прижимается к стенкам формы, принимая заданную ее внутренними стенами конструкцию. После того, как пластиковый «баллон» заполняет форму, она охлаждается и затвердевает, а деталь выталкивается. Весь процесс занимает менее двух минут, поэтому в среднем за 12 часовой рабочий день можно получить около 1440 штук изделий.

Изделия, изготавливаемые выдувным формованием

Выдувной формовкой создают, в большинстве случаев, бутылки, пластиковые бочки и топливные баки. Если вам нужно изготовить сто тысяч пластиковых бутылок, этот процесс будет самым подходящим. Выдувное формование является быстрым и экономичным, так как сама форма стоит меньше, чем формы для литья под давлением, но больше, чем инструменты для формования с вращением.

Компрессионная формовка

Нагретый пластиковый материал помещают на прогретый рабочий стол и затем прессуют в определенную форму. Обычно пластиковая заготовка поставляется в листах. Как только пластик сжимается до нужной формы, подключают нагрев, который гарантирует сохранение максимальной прочности. К заключительным этапам этого метода формовки относятся охлаждение, обрезка и удаление пластиковой детали из формы.

Изделия, изготовленные компрессионным формованием

Основное предназначение компрессионного формования — замена металлических деталей на пластиковые. Такая формовка в основном используется для мелких деталей, которые необходимо поставлять в большом объеме. Компрессионное формование широко используется в автомобильной промышленности, поскольку конечные изделия очень прочные и долговечные.

Первоначальная стоимость пресс-формы достаточно существенна и зависит от ряда факторов, включая число полостей, размер деталей, сложность деталей и качество поверхности. Но стоимость каждой отдельной детали низка, т. к. изготавливают сразу такие детали в огромном количестве. Поэтому для производства большого количества деталей подходит именно этот метод формовки.

Экструзионное формование

Экструзионное формование аналогично литьевому формованию за исключением того, что на выходе получается длинное непрерывное изделие. Другое отличие экструзионного формования от литья заключается в том, что в процессе используется «штамп», а не «пресс-форма».

Экструдированные детали изготавливаются путем отжима горячего сырья через специальную матрицу. Упрощенная визуализация была бы похожа на выдавливание изготовление фарша с помощью мясорубки.

В то время, когда при других методах формовая полимеров расплавленный материал доставляется к пресс-форме, экструдер прессует расплавленную гомогенную массу полимера непосредственно в матрицу (фильеру). В экструзии форма фильеры определяет вид и конструкцию будущего изделия, а не пресс-форма.

Изделия, выполненные, экструзионным формованием

Детали, изготовленные методом экструзии, имеют фиксированный профиль поперечного сечения. Примеры экструдированных продуктов включают трубы из ПВХ и шланги. Детали не обязательно должны быть круглыми, но они должны иметь одинаковую форму по всей своей длине.

Стоимость экструзионного формования является относительно низкой по сравнению с другими процессами формования из-за простоты матрицы и самого оборудования.

Однако процесс экструзионного формования имеет ограничения в разнообразии производства полимерных деталей.

Термоформование

Термоформование — это процесс производства, при котором пластиковый лист, называемый термопластом, нагревают до температуры, когда заготовка становится эластичной и податливой к формовке. Затем материал приобретает определенную форму в формовочном инструменте. После этого обрезают лишний материал и изделие считается полностью пригодным для использования. Термопластичные полимеры доступны в широком ассортименте цветов, отделок и плотности, поэтому изделия, изготовленные из них могут обладать разнообразием характеристик.

При термоформовании может использоваться несколько различных типов форм и процессов для получения конечного продукта. Для создания трехмерных изделий форма обычно представляет собой единую трехмерный объект, изготовленный из алюминия. Поскольку для термоформования используются низкое давление, формы могут быть изготовлены по низкой цене с использованием недорогих материалов.

Изделия, изготавливаемые термоформовкой

Тонкослойное термоформование обычно используется для изготовления одноразовых стаканчиков, контейнеров, крышек, подносов, блистеров, раскладушек и других продуктов для пищевой и обычной розничной торговли. Толстая термоформовка включает в себя такие разные детали, как двери и панели приборов, облицовки холодильников и сиденья для транспортных средств.

В среднем на подготовку формы для термоформования требуется около 8 недель. Стоимость термоформовочной формы зависит от размера детали, которая должна быть изготовлена.

Любой метод формовки требует нагрева полимерной заготовки до температур, при которых материал без утраты своих характеристик будет максимально податлив к приобретению той или иной формы. Говорить о каких-либо точных температурах нагрева не стоит, ведь для каждой методики и вида полимера характерны свои термические показатели. Обычно производители пластика в аннотации к нему указывает рекомендуемые пределы температуры для каждой конкретной стадии обработки.

Нагреватели для формовки полимеров

Компания «ТЭН 24» изготавливает промышленные электронагреватели для всех типов формовки. У нас вы можете найти нагревательные элементы для создания точных температурных значений на любой зоне оборудования и пресс-формы включительно.

Самые популярные электронагреватели для оборудования полимерного формования от «ТЭН 24»:

Источник