ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ
Актуальнымявляется вопрос изготовления удобной и гигиеничной тары. В настоящее времяупаковка продукта имеет огромное значение для качества продукции. Посколькуупаковочная тара имеет несколько разновидностей, для каждого из них присущи специфическиеособенности, и в связи с этим к материалу, из которой она изготавливается,предъявляются определенные требования.
Этапы разработки состава полимерной композиции,предназначенной для изготовления тары
тара экструзия литье полимерный
Разработкасостава полимерной композиции, отвечающего требованиям, предъявляемым ктранспортной таре, решается методом математического планирования эксперимента сприменением статистического анализа. При оптимизации состава полимернойкомпозиции находят уравнение регрессии, устанавливающее связь междуфизико-механическими показателями (параметром отклика Y) и составом полимернойкомпозиции (параметрами оптимизации А',, Хг, ..., Х„ — факторами). Вобщем случае такое уравнение может быть представлено в виде функции, имеющейвид (уравнения регрессии);
Y=f(Xi,X,X,).
Дляполучения соответствующего уравнения регрессии в виде математическойзависимости необходимо оценить границы областей варьирования факторов сиспользованием априорной информации и выбрать интервалы варьирования. Следующимэтапом является составление матрицы планирования эксперимента и получениеуравнения регрессии. В результате решения уравнения (с помощью ЭВМ) определяют оптимальныйсостав, обусловленный необходимыми значениями физико-механических иэксплуатационных характеристик.
СМЕШЕНИЕ
Послеоптимизации состава важнейшей операцией является получение композиции путемсмешения ингредиентов. Эта стадия в значительной степени определяет качество иэксплуатационные характеристики получаемых изделий. Назначение смешения весьмаразнообразно, но главная его задача — обеспечение качественного диспергированияи перемешивания ингредиентов и полимера.
Полимерныекомпозиции можно получать разными способами: предварительным смешениемкомпонентов с последующей экструзией; в пласто-смесителях непрерывного действия(типа «Ко-Кнетер»); введением модифицирующих добавок непосредственно в зонурасплава экструдера при его оснащении гомогенизирующими червяками специальнойконструкции, а также на вальцах.
Смешениеосуществляется под действием механических сил, создаваемых рабочими органамисмесительного оборудования, а его качество определяется величиной деформациисдвига [24, 25]. Уже на стадии смешения вследствие сдвиговых механическихвоздействий в полимере протекают механо-химические процессы, которые открываютширокие возможности для модификации полимера в процессе подготовки полимернойкомпозиции, что позволяет получать материалы с заранее заданными свойствами.
Дляобеспечения качественного смешения и получения композиций, пригодных дляпереработки в транспортную тару, необходимо специальное оборудование.Оборудование, используемое для диспергирования и получения наполненногогранулята существенно отличается от традициейного оборудования, используемогопри получении изделий из термопластов. В настоящее время для диспергирующегосмешения используется следующее оборудование; вальцы; двухчервячные прессы;одночервячные осциллирующие экструдеры; дисковые экструдеры; червячно-дисковыеэкструдеры типа ЭЧД.
Вальцыиспользуют в технологии переработки пластмасс для: 1) смешения ингредиентов сполимерной матрицей, при этом полимер переходит, как правило, в вязкотекучее(или пластичное) состояние; 2) пластикации материала с целью облегчения егодальнейшей переработки; 3) изготовления полуфабрикатов (листов, пленок и т. д.)и других целей.
Переработкаполимерных материалов на вальцах осуществляется в зазоре между параллельнорасположенными и вращающимися навстречу друг другу полыми цилиндрами — валками.Сложное комплексное воздействие, которому подвергается вальцуемый материал взазоре между валками, позволяет осуществлять многие технологические операции,.главными из которых являются: смешение, гомогенизация, размягчение ипластикация.
Смешениена вальцах предпочитают проводить в тех случаях, когда имеют дело свысоковязкими нетермостабильными материалами, а также при введении большогоколичества наполнителей. Вальцевание является периодическим процессом, онохарактеризуется длительностью цикла при получении композиций с заданнымкачеством смешения; производительность его невысока, расход энергии значителенособенно при переработке термопластов.
Одночервячныйэкструдер осуществляет перемешивание материала, создавая давление на него засчет преобразования вращательного момента вала в поступательное движениематериала. Смесительная функция червячной машины выражена слабо. Причиной этогоявляется то, что червячная машина осуществляет идеальное вытеснение, в то времякак для качественного диспергирования необходима высокая степень смешения,которая может быть достигнута при эффективном сдвиге перемешиваемых материалов.Необходимость совмещения в червячных экструдерах функций перемещения материалапод давлением с диспергированием привела к созданию удлиненных червяков (сотношением длины к диаметру до 30 и более) и усложнению их конструкции;использованию кулачков, сме-сительно-диспергирующих элементов, разрывов гребнейчервяка; совмещению левой и правой нарезки червяка, применению осциллирующегодвижения вала, а также к созданию двухчервячных экструдеров. Все этозначительно усложнило конструкцию экструдеров, сделало ее менее надежной вэксплуатации, существенно увеличило металлоемкость и стоимость оборудования[25].
Одночервячныеэкструдеры с червяками соответствующих конструкций используются для полученияполимер — полимерных гранулированных ком позиций, которые подвергнутыпредварительному холодному смешению, и композиций с различными модифицирующимидобавками.
Червячно-осциллирующиеэкструдеры позволяют достичь более высокого смесительного воздействия приполучении наполненных и модифицированных композиций из полимерных систем типа жидкость— жидкость и жидкость — твердое тело. Такой эффект достигается на одночервячныхпластикаторах «Ко-Кнетер», разработанных фирмой «Бусс» (Швейцария). В СССРаналогичные смесители-пластикаторы выпускаются под названием ЧОС(червячно-осциллирующие смесители).
Смеситель«Ко-Кнетер» представляет собой одночервячный экструдер, рабочий орган которогопомимо вращения совершает осциллирующее (возвратно-поступательное) движение.
Качествосмешения в таком оборудовании зависит от геометрических •параметров червяка (вчастности, угла наклона винтовых лопастей и их числа), а также от технологическихрежимов переработки.
Этот типсмесителей используется для получения полимер-полимерных и наполненныхкомпозиций.
Двухчервячныйэкструдер с месительными кулачками (шайбами) типа ZSK являетсясмесителем-пластикатором с взаимозацепляющимися и вращающимися в одномнаправлении червяками. В качестве перемешивающих и пластицирующих рабочихорганов в такой машине используются месительные кулачки (шайбы). Червякиэкструдера имеют профиль, обеспечивающий самоочищение, и смонтированы изсборных элементов (насадок).
Двухчервячныепрессы с одинаковым направлением вращения червяков в основном применяют дляпереработки термопластов с низкой и средней вязкостью расплава, хотя вспециальном исполнении могут использоваться и для переработки такихвысоковязких расплавов, как расплав ПВХ.
Двухчервячныеэкструдеры характеризуются хорошим качеством смешения, однако являются энерго-и металлоемким оборудованием, имеют высокую стоимость.
Червячныемашины с одним или несколькими червяками являются машинами непрерывногодействия. Бесспорными преимуществами червячных экструдеров являются: высокаяпроизводительность, стабильность процесса переработки и возможность созданиянеобходимого давления экструзий. Однако сравнительно невысокое качествосмешения при переработке композиций и относительно большая длительностьпроцесса при. необходимости поддержания высоких температур формования отрицательносказываются на термочувствительных композициях, особенно с использованиемвторичного сырья, что зачастую делает непригодным такое оборудование для ихпереработки. Стремление улучшить показатели работы экструдера приводит кусложнению его конструкции за счет применения сложных в изготовлении и ремонтеспециальных смесительных элементов, удлинения червяков до L/D = 30-H40 иувеличения их числа.
Дисковыеэкструдеры являются более простыми по конструкции и изготовлению, надежными вработе, их производство освоено в СССР в конце 60-х годов. Они являютсяпрекрасными смесителями-пластикаторами, обеспечивают высокую степень смешения игомогенизации, особенно при переработке высоконаполненных и термочувствительныхполимерных композиций, так как характеризуются незначительнойпродолжительностью процесса (15—20 с). В связи с отсутствием в рабочих зазорахтрущихся поверхностей они достаточно долговечны в эксплуатации. Но дисковыеэкструдеры развивают невысокое давление экструзии (до 1 МПа), имеютотносительно небольшую производительность и не обеспечивают стабильностьпроцесса во времени, поэтому в чистом виде находят ограниченное применение. Червячно-дисковыеэкструдеры (ЭЧД)—комбинированные машины, которые стали применять в последнеевремя для переработки сложных полимерных систем.
/>
Рис. 11,Принципиальная схема рабочего органа червячно-дисхового экструдера (ЭЧД): / —червяк; 2 — подвижный диск; 3 — цилиндр 4 — неподвижный диск
Рабочийорган такого экструдера (рис. 11) состоит из относительно короткого червяка /,длина которого не превышает 10 диаметров, и жестко закрепленного на нем подвижногодиска 2 большого диаметра, расположенного в цилиндре 3. Функцию неподвижногодиска выполняет корпус 4. Совместное применение червяка и диска позволяет водной машине использовать преимущества экструдеров двух типов и обеспечивать:
1)высокую смешивающую способность при незначительном времени переработки ивысокую производительность; 2) стабильность процесса и возможность созданиянеобходимых давлений экструзии (30—35 МПа). Киевским заводом «Большевик»совместно с Киевским политехническим институтом созданэкспериментально-промышленный образец червячно-дискового экструдера типа ЭЧД,имеющий червяк с насаженным на него диском. Диаметр диска больше диаметрачервяка, поэтому в дисковой зоне образуется два зазора, в которых развиваютсявысокие деформации сдвига, обеспечивающие интенсивную переработку и смешениеполимерного материала. Перерабатываемый материал перемещается через дисковуюзону за счет давления, создаваемого в червячной зоне. В дисковой зоне принеобходимости могут быть установлены устройства для дополнительного воздействияна расплав полимера. В зависимости от величины и геометрии рабочих зазоров,частоты вращения диска, реологических характеристик перерабатываемогоматериала, производительности экструдера, противодавления формующего инструмента,можно задавать такие режимы послойного сдвигового течения, при которых скоростьперемещения частицы в радиальном направлении рабочего зазора увеличивается,остается постоянной или уменьшается. При этом в каждом слое полимерподвергается действию растягивающих деформаций. Кроме того, возможностьсоздания условий возникновения вторичных течений позволяет осуществлять обменмежду слоями полимера. Все это в комплексе обеспечивает высокое качестводиспергирования, смешения или гомогенизации полимерной композиции.
Существеннымдостоинством ЭЧД является также значительно меньший (по сравнению с червячнымимашинами) износ при введении абразивных добавок, поскольку для обеспеченияустойчивой работы и высокого качества смешения образование расплава происходитна стыке червячной и дисковой зон, т. е. после прохождения червячной зоны, авремя пребывания в дисковой зоне очень мало — секунды или десятки секунд.
Агрегатытипа ЭЧД позволяют изготавливать однородный и воспроизводимый от партии кпартии продукт, осуществлять достаточно точный контроль и эффективноеуправление параметрами технологического процесса, устанавливать высокий уровеньавтоматизации процесса переработки, обеспечивать непрерывное получение изделийиз композиционных полимерных материалов, перерабатывать высоконаполненные,термочувствительные и термодинамически несовместимые полимеры.
Качествосмешения и интенсивность процесса переработки повышается.при использованиикомпозиций с нанесенным на базовый полимер дозированным количеством дисперсногонаполнителя.
Перспективнымспособом дозирования наполнителя при получении композиционных полимерныхматериалов является дражирование в тарельчатых аппаратах с последующей подачейполученных гранул в приемное устройство литьевой машины или экструдера,оснащенного червяком с зоной диспергирования. Такой способ грануляции позволяетвести процесс при комнатной температуре, он весьма прост и отличается малойметалло-и энергоемкостью.
В этомслучае для дозирования наполнителя и грануляции используются тарельчатые (дисковыеили чашевые) аппараты — дражираторы. Основной частью такого аппарата являетсятарелка (чаша, диск), вращающаяся вокруг оси, угол которой относительновертикали регулируется в пределах 15—30°.
Вдражираторе могут подвергаться смешению и грануляции различные порошкообразныепродукты (дисперсные наполнители, минеральные и органические при разном ихсоотношении, порошкообразные и гранулированные термопласты). В них возможноосуществлять и дозированное нанесение дисперсных наполнителей или их смесей награнулы полимера с последующим диспергированием в одном из видов червячногооборудования.
Простотаконструкции и эксплуатации дражиратора, его высокая: производительностьи низкая стоимость, хорошее качество получаемых гранул, отсутствиемеханодеструктивных процессов ввиду того, что в дражираторе гранулированиеосуществляется при комнатной температуре (это особенно важно при переработкевторичных, легко деструктируемых термопластов), малые износ оборудования иэнергоемкость процесса, а также возможность достижения более высокогокоэффициента смешения при получении композиции в процессе последующейпереработки выгодно отличают дражираторы от используемого традиционногооборудования.
Приналичии в экструдерах и литьевых машинах червяков соответствующей конструкции,обеспечивающих качественное диспергирование, гранулы после дражиратора можноперерабатывать непосредственно в изделия.
Припроизводстве крупногабаритной тары из термопластичных композиционных материаловрешающим фактором, определяющим технологию ее производства, является выборперерабатывающего оборудования. Выбор оборудования и технологической оснасткиобусловливается конфигурацией и функциональным назначением формуемой тары, авыбор материала, как указывалось ранее,— условиями эксплуатации и сроком службы,который оценивается стойкостью к старению.
Изготовлениеполимерной тары в промышленности осуществляется различными технологическимиспособами: экструзией и соэкструзией, раздувным формованием, литьем поддавлением, ротационным формованием; из листов и пленок — сваркой, склеиванием,термоформованием, формованием в твердой фазе (штамповкой), прессованием. Впоследние годы разработана и получает сравнительно широкое распространениеновая технология изготовления изделий непосредственно из реакционноспособныхкомпонентов — так называемый RlM-процесс, а также радиационно-химическаятехнология, которые могут успешно использоваться и в производстве транспортнойтары
Эффективностьтрадиционных способов переработки полимерных материалов и композиций в таруопределяется в первую очередь серийностью выпускаемых изделий, их габаритами,стоимостью оборудования и оснастки и т. д. Так, при серийности свыше 10 тыс.шт. тары емкостью до 20 л эффективно литье под давлением, при меньшейсерийности и большей емкости — ротационное формование.
ЭКСТРУЗИОННОЕФОРМОВАНИЕ
Экструзияпредставляет собой процесс получения из исходного полимерного материала в видегранул или порошка непрерывного изделия заданного поперечного сеченияпродавливанием расплава через формующий инструмент. Это один из наиболеераспространенных способов переработки полимеров. Как способ получения тарыэкструзия представляет существенный интерес, поскольку этим методом можнополучать мягкую транспортную тару в виде мешков (в том числе с газоселективнымустройством для хранения плодоовощной продукции), комбинированную тару и т. д.При этом первоначально экструзией или соэкструзией получают однослойные иликомбинированные (двухслойные) пленочные материалы, которые затем могутподвергаться сварке, склеиванию или другому виду обработки [24, 25, 29].Экструзия является также неотъемлемой операцией при получении тары из листовтермоформованием, раздувом, склеиванием и штамповкой.
Экструдерыдля переработки полимерных материалов делятся на червячные (одно-, двух-, многочервячные)и бесчервячные — дисковые, работающие на использовании эффекта Вайссенберга. Впоследнее время появились модели, в которых сочетаются диск и червяк —червячно-дисковые экструдеры.
Наибольшеераспространение для переработки полимерных композиций в пленку и листы получилиодночервячные экструдеры с постоянным диаметром червяка.
Внастоящее время широкое распространение получило использование многослойныхкомбинированных материалов в сочетании с бумагой, фольгой, картоном, другимиполимерами, что позволяет на базе ограниченного числа полимеров, изготавливатьтару и упаковку с любым комплексом заданных свойств. Такие комбинированныематериалы получают экструзией с нанесением расплава на подложку или склеиваниемисходных пленочных материалов
Комбинированныепленочные материалы улучшенного качества для производства тары (мешков) можнопроизводить и таким прогрессивным способом, каксоэкструзия. Соэкструзияпозволяет получать комбинированный материал за счет соединения двух илинескольких потоков расплавов в головке специальной конструкции. В головку (рис.2, а), которая имеет два входовых канала 1 и 2 (1 — внутренний кольцевой канал,2 — наружный), расплавы полимеров подаются из двух экструдеров. Сваривание ихпроисходит в кольцевом зазоре 3, при этом они не смешиваются друг с другом, таккак ламинарное течение расплавов обеспечивает четкое разграничение слоев.
Методсоэкструзии имеет существенное преимущество перед другими способами получениякомбинированных материалов (экструзионным покрытием и ламинированием,ламинированием с помощью мокрого: или сухого связующего и др.). Достоинстваэтого метода заключаются в следующем. Он обеспечивает возможность получениямногослойных материалов в одну стадию с оптимальными затратами энергии иметалла; исключает применение клеев, растворителей, горячих расплавов и другихкомпонентов для соединения отдельных слоев; позволяет создать высокую адгезиюмежду слоями за счет соединения их в расплаве и получить более качественныйматериал с улучшенными физико-механическими и эксплуатационнымихарактеристиками; дает возможность получать комбинированный материал за счетсоединения очень тонких слоев, что позволяет уменьшать расход полимеров;позволяет уменьшать степень деструкции термочувствительных полимеров за счеттого, что они могут быть использованы в качестве среднего слоя; способствуетповышению производительности процесса благодаря применению двух и болееэкструдеров в сочетании с одной головкой
/> />
Рис. 2
Ограничениемпри соэкструзии является необходимость использования полимеров с реологическиподобными характеристиками, например ПЭВП/ПЭВП, ПЭНП/ПЭНП, ПЭНП/попролин,ПЭВП/попролин и т. д. Соэкструзией можно получать многослойные и многоцветныепленки.
Дляпроизводства однослойных двухцветных рукавных пленок на том же агрегате егооснащают сменной экструзионной головкой, предназначенной для этих целей.Угловая кольцевая головка для производства однослойных двухцветных рукавныхпленок (рис. 2,6) имеет два формующих полукольцевых канала 1 л 2 (1 —центральный кольцевой канал, 2 — наружный), по которым окрашенные в различныецвета расплавы направляются в выходной кольцевой зазор 3, где свариваются иоткуда изделие в виде однослойного двухцветного рукава выходит наружу. Однако ив этом случае подобие вязкостных свойств используемых расплавов являетсянеобходимым условием переработки. Расплавы с одинаковыми вязкостнымисвойствами, контролируемыми таким технологическим параметром, как ПТР, можнополучать, регулируя режимы переработки или состав полимерной композиции.
Основныминаправлениями работ в области экструзии в последние годы являются: изменениегеометрии и профиля червяка; создание многочервячных экструзионных машин снаборными элементами и специальными профилями, что позволяет улучшать качестворасплава и повышать производительность оборудования; применение экструдеров снарезанными в цилиндрах канавками разных размеров, обеспечивающих большиевозможности при переходе от одного типа материала к другому; снижениепротиводавления и повышение вследствие этого производительности за счетмодернизации экструзионной головки; снижение скорости сдвига, приводящее коблегчению переработки и повышению срока службы упорных подшипников;совершенствование системы внутреннего охлаждения рукава; использованиедиабетических экструзионных систем и др.
Например,система внутреннего охлаждения рукавной пленки, включающая блок, через которыйпоток воздуха равномерно распределяется по окружности и одновременно попадаетна всю внутреннюю поверхность рукава, позволяет получать пленки из полиолефиновтолщиной 200 мкм при производительности до 300 кг/ч, диаметре червяка 90 мм,диаметре мундштука 225 мм, отношении L/D = 30:1 и мощности электродвигателя 70кВт. В многочервячных экструдерах совершенствуется конструкция червяков с болееглубокими канавками (при этом удается снизить скорость вращения червяков);применяются конические червяки в трехчервячных к струдерах, а такжепоследовательное расположение червяков с разделением зон плавления итранспортировки расплава. При этом отношение L/D первого червяка такойдвухчервячной системы составляет 18:1, второго 14:1, далее располагаетсяинтенсивно охлаждаемая головка. Достижения в области экструзии открывают новыевозможности получения и использования мягкой транспортной тары из полимерныхматериалов.
ЛИТЬЕПОД ДАВЛЕНИЕМ
Литьепод давлением на сегодняшний день является самым распространенным способомполучения жесткой транспортной тары в виде ящиков разных размеров и сложнойконфигурации при минимальных затратах машинного времени. Литье под давлениемявляется эффективным при серийности свыше 10 тыс. шт. единиц среднегабаритнойтары (до 75 л). При этом литьевая машина должна обладать высокойпластикационной производительностью.
Выбортипоразмера литьевой машины определяется следующими параметрами: а) массой(объемом) одной отливки; б) усилием смыкания формы в соответствии с площадьюодной отливки и инжекционным давлением; в) размером плит и ходом подвижнойплиты; г) максимальным расстоянием между плитами; д) конструкциейвыталкивателей.
Литьевыемашины создаются универсальными по конструкционным параметрам испециализированными по перерабатываемым материалам. Это достигается выпускомлитьевых машин с инжекционными цилиндрами различной конструкции, размерами игеометрией червяков, их наконечников, обратных клапанов, сопел. Такие машинымогут работать в различных технологических режимах, что позволяетперерабатывать на них разнообразные полимерные материалы и получать изделия,отличающиеся по объему и конфигурации. Обычно современные литьевые машины имеютв комплекте 3—4 цилиндра, несколько червяков и инжекционных сопел,термостатирующее устройство для охлаждения формы и оснащаются указанными узламив соответствии с типом перерабатываемых материалов, требуемыми давлениями литьяи объемами получаемых изделий.
Универсальностьлитьевой машины обеспечивается выбором оптимальных параметров механизмовинжекции и запирания формы. Как правило, каждая фирма (завод) создают ряд(серию) машин для литья изделий массой от нескольких граммов до несколькихкилограммов, а в отдельных случаях — десятков килограммов (крупногабаритныемашины).
Для производства ящичнойкрупногабаритной тары необходимы термопластавтоматы с объемами впрыска от 1 до10—15 кг и усилением смыкания полуформ от 4 до 16 мН. Такие машины выпускаютсязарубежными фирмами — ФРГ («Баттенфельд», «Краусс— Маффей», «Мауер», «Штюббе»),Италии («Триульцы— Ресо, «Бираги», «Негри — БоссиСандретто»), Франции(«Биллион»), Индии («Виндзор» по лицензии ив сотрудничестве с английской фирмой«Клекнер Виндзор»), ГДР («Трузиома», машины типа «Куаси»). В СССР также освоенопроизводство подобных машин (с объемом выпуска до 5000 см3).
Массаодной отливки и необходимая пластикационная производительность определяюттипоразмер выбираемого термопластавтомата, требуемое их число и усилие смыканияформы, необходимое для получения изделия в соответствии с его габаритами.
Усилиесмыкания формы рассчитывается с учетом площади проекции изделия s на плоскость,перпендикулярную усилию смыкания:
F=kbps,
где k — коэффициентдавления; b — коэффициент запаса; р — инжекционное давление в цилиндре литьевоймашины.
Коэффициентk является отношением давления в форме к давлению в цилиндре и колеблется от0,25 (для крупных литьевых машин) до 0,8 (для малых). Коэффициент b принимается для машин с центральным литником равным 1,1 —1,2 в зависимости от вязкости материала в литьевой форме (большие значения b принимаются для менее вязких материаловпри проектировании литьевых машин). Например, при изготовлении унифицированнойящичной тары типоразмера 600X400 мм (площадь 0,24 м2) из модифицированногополиолефинового сырья -— попролина инжекционное давление литья при выбраннойлитниковой системе должно составлять/І=115 МПа; £ = 0,35, 6 = 1,1. Приэтих параметрах требуемое усилие смыкания формы будет равно
F=0,35-1,1-115-0,24= 1,06 МН
Именнозначение этой величины и определяет типоразмер выбираемого термопластавтомата.
Длясъема больших изделий, таких как ящичная тара, в современных литьевых машинахиспользуется микропроцессорная робототехника.
Болеекрупногабаритную и толстостенную тару можно получать литьем под давлением врежимах интрузии и литьевого прессования. Основное отличие интрузии отсобственно литья под давлением заключается в том, что операции пластикации ивпрыска совмещены во времени: заполнение основного объема оформляющей полостина 70—80 %осуществляется вращающимся червяком, а остальная часть впрыскиваетсядвижущимся в осевом направлении червяком, работающим как поршень. Этот приемпозволяет получать изделия значительно большей массы, чем та максимальная доза,которую способен накопить червяк в пластикационном цилиндре, и при давлении вомного раз меньшем, чем давление литья.
Литьевое прессованиеособенно целесообразно использовать при переработке материалов и композиций,сложных для литья под давлением (например, для материалов с повышеннойвязкостью, низкой термостойкостью, а также материалов, склонных кструктурированию при переработке), или при изготовлении деталей сложнойконфигурации, когда возникает большое сопротивление течению материала приизготовлении.
Дляполучения особо толстостенных изделий из термопластов используют вариантвпрыска в частично замкнутую форму, но с уже герметизированной оформляющейполостью. При этом в процессе впрыска заполняется весь объем оформляющейполости формы. Этим способом можно получать упрочненные контейнеры,выдерживающие большие деформационные нагрузки, и другие изделия.
Основныминаправлениями работ в области усовершенствования литьевого формования впоследние годы являются: автоматизация за счет использования ЭВМ иробототехники; повышение надежности работы гидравлических систем иконтрольно-измерительной аппаратуры (что позволяет изготавливать изделияповышенной точности при сокращении литьевого цикла и с меньшими затратамитруда); изменение геометрии червяка и литьевого цилиндра для отсоса летучихвеществ при переработке гигроскопичных и нестабильных материалов, в результатечего повышается качество изделий при переработке композиций с различнымидобавками.
Например,при использовании дополнительной контрольно-регулирующей аппаратуры можноповысить полезный объем впрыска на 30 % при неизменном давлении литья, апластикационную способность — на 20—30%.
Применениепластикации с дегазацией имеет большое значение при переработке гигроскопичныхполимерных материалов, таких, как полиамиды, поликарбонаты,полиметилметакрилат, сополимеры АБС и САН, ацетилцеллюлоза. Содержащаяся в нихвлага вызывает образование пузырей и свищей в литьевых изделиях, значительноснижает их качество и срок службы. Поэтому такие материалы перед переработкойсушат в сушильных шкафах в течение длительного времени, значительнопревышающего время самой переработки. Альтернативой такому методу являетсяпластикация с дегазацией, при которой влага и другие летучие вещества удаляютсяиз пластицируемого расплава. При использовании литьевых машин с дегазациейрасплава устраняется стадия предварительной сушки материала, отпадаетнеобходимость в специальных мерах при упаковке и хранении гигроскопичныхматериалов, сокращаются технологические отходы при переработке, снижаетсясодержание остаточного мономера в полимерном материале, повышается качествополучаемых изделий.
Основнойособенностью таких машин является использование более длинных дегазационныхчервяков (L/D = 22:1 вместо L/D = 20:1 для стандартных червяков). Дегазационныйчервяк имеет две зоны сжатия, между которыми находится зона дегазации, имеющаяболее глубокую нарезку при этом глубина нарезки во второй зоне сжатия в 1,6—2раза больше, чем в первой, что необходимо для предотвращения заполнениярасплавом зоны дегазации. Пластикация расплава должна полностью завершаться впервой зоне сжатия.
Недостаткамипроизводства крупногабаритной тары из термопластов литьем под давлениемявляется сложность и металлоемкость оборудования, трудоемкость его изготовленияи высокая стоимость, сложность изготовления литьевых форм с высокой точностьюразмеров, с требуемой твердостью и чистотой поверхности, энергоемкостьпроцесса.
Применениепластикации с дегазацией имеет большое значение при переработке гигроскопичныхполимерных материалов, таких, как полиамиды, поликарбонаты,полиметилметакрилат, сополимеры АБС и САН, ацетилцеллюлоза. Содержащаяся в нихвлага вызывает образование пузырей и свищей в литьевых изделиях, значительноснижает их качество и срок службы. Поэтому такие материалы перед переработкойсушат в сушильных шкафах в течение длительного времени, значительнопревышающего время самой переработки. Альтернативой такому методу являетсяпластикация с дегазацией, при которой влага и другие летучие вещества удаляютсяиз пластицируемого расплава. При использовании литьевых машин с дегазациейрасплава устраняется стадия предварительной сушки материала, отпадаетнеобходимость в специальных мерах при упаковке и хранении гигроскопичныхматериалов, сокращаются технологические отходы при переработке, снижаетсясодержание остаточного мономера в полимерном материале, повышается качествополучаемых изделий.
Основнойособенностью таких машин является использование более длинных дегазационныхчервяков (L/D = 22:1 вместо L/D = 20:1 для стандартных червяков). Дегазационныйчервяк имеет две зоны сжатия, между которыми находится зона дегазации, имеющаяболее глубокую нарезку, при этом глубина нарезки во второй зоне сжатия в 1,6—2раза больше, чем в первой, что необходимо для предотвращения заполнениярасплавом зоны дегазации. Пластикация расплава должна полностью завершаться впервой зоне сжатия.
Недостаткамипроизводства крупногабаритной тары из термопластов литьем под давлениемявляется сложность и металлоемкость оборудования, трудоемкость его изготовленияи высокая стоимость, сложность изготовления литьевых форм с высокой точностьюразмеров, с требуемой твердостью и чистотой поверхности, энергоемкостьпроцесса.