ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Литье под давлением из "Химическое формование полимеров" При свободной заливке литниковая система не имеет жесткой связи с формой. Такой подход затрудняет производительное изготовление сложных изделий, не требующих дополнительной механической доработки. В этом случае необходимо обеспечить подпитку формы неотвержденной смесью для компенсации усадки, особенно в тех случаях, когда применяют высокие температуры отверждения или быстро реагирующие композиции. С этой целью для интенсификации процесса химического формования используют метод литья под давлением. Отличием процесса литья реакционных смесей под давлением от аналогичного процесса получения изделий из термо- и реактопластов является отсутствие затрат тепловой и механической энергии на расплавление гранулированного или порошкообразного сырья и последующую обработку вязкоупругих расплавов. Получили распространение несколько основных вариантов метода литья под давлением. По одному из них (рис. 4.37) исходную смесь, как и при свободном литье, готовят в вакуум-смесителях, откуда подают под давлением 0,1— 0,4 МПа через управляемый литьевой клапан в литьевую форму. Так как в данном случае используют герметичные формы, то для их заполнения низковязкой смесью возможно применение вакуума. После заполнения формы необходимым объемом смеси клапан отсекает подачу материала и одновременно обеспечивает подпитку формы неотвержденной смесью из литникового канала. [c.151] Литьевые установки, в том числе литниковый канал, оборудуют системой охлаждения, литьевую пресс-форму, наоборот, обогревают. Для эффективной подпитки формы поддерживают такой температурный режим, чтобы к моменту образования геля наружный слой оставался еще жидким. Особые требования предъявляют при таком подходе к литьевым смесям, которые должны обладать длительной жизнеспособностью при низких температурах и быстро отверждаться при температуре формы. Очистка и промывка таких установок часто невозможны без демонтажа. [c.151] Новым этапом развития литья под давлением явилась разработка метода реакционного инжекционного формования (РИФ-процесс). В РИФ-процессе смешение жидких компонентов происходит в результате удара при их столкновении под давлением 10—20 МПа. Полученная смесь впрыскивается в форму при низком давлении (0,1—0,4 МПа) в ламинарном режиме и отверждается [230]. Реализация такого подхода явилась возможной благодаря использованию автоматизированных систем управления технологическим процессом. [c.152] Наиболее успешно РИФ-процесс использован для систем на основе полиуретанов. Интенсивно развивается использование других систем — на основе поликапроамида, эпоксидных смол, ненасыщенных полиэфиров и т. д. Разрабатывают новые химические системы специально для РИФ-процесса [231]. Это обусловлено значительными возможностями РИФ-процесса при изготовлении деталей из конструкционных полимерных материалов с высокими модулем и ударной вязкостью. Это позволяет основному заказчику РИФ-деталей — автомобильной промышленности— использовать этот технологический процесс для изготовления таких деталей, как кузовные панели, крышки, бамперы и др. [c.152] Завершенность реакции на 95%. отсутствие взаимодействия с антиадгезивом, минимальное время выемки. [c.153] Очевидно, полимеры, которые получают в растворе, эмульсии или суспензии, для РИФ-процесса не подходят проблематично использование мономеров или олигомеров, которые поли-меризуются выше температуры плавления, так как сначала форму нужно нагреть для проведения реакции, а затем охладить для проведения кристаллизации. [c.153] Кроме перечисленных требований существуют и другие. Так, очень важным условием является отсутствие выделения побочных продуктов при отверждении, однако оно может быть полезным, например для создания пористой структуры [36]. [c.153] В табл. 4.1 приведены некоторые параметры переработки методом РИФ ряда полимеров [232]. [c.153] В табл. 4.2 приведены свойства наиболее типичных полимеров, полученных РИФ-процессом. [c.153] ДЛЯ хранения реагентов (7), теплообменники (2), перекачивающие насосы низкого давления (3), дозирующие насосы высокого давления (4), рециркуляционные контуры высокого (5) и низкого (6) давления, головку ударного смешивания (7) и пресс-форму ( ). Управление и контроль процесса осуществляют системой микропроцессоров. Приведенная упрощенная схема показывает принцип действия РИФ-машины и ее конструктивные особенности. Такие установки используют как для уретановых, так и для неуретановых РИФ-систем, в том числе для изготовления армированных композиций. [c.154] Дозирующие блоки могут работать в двух режимах рециркуляционном и подающем. Рециркуляционный режим низкого давления обеспечивает одинаковую температуру и однородность состава каждого потока, что особенно важно при наличии в системе наполнителей (при получении армированных деталей). [c.155] Смесительная система должна обеспечивать высокую скорость подачи каждого потока в смесительную камеру, синхронизацию подачи, обеспечивать турбулентность в потоке и очистку смесительной камеры от остатков полимера. Для очистки смесительной камеры может быть использована специальная линия, в которой циркулирует растворитель или сжатый воздух. При большом объеме производства целесообразно применять механическую очистку с помощью плунжера, который передвигается после завершения смешения в камеру [233] При таком способе начало и конец смешения, а следовательно, и время загрузки формы точно определены соответствующим положением плунжера, который и открывает, и закрывает входные отверстия. Конструкция подобной смесительной головки показана на рис. 4.39. Основные компоненты подаются чаще всего навстречу друг другу (как показано на рисунке), а дополнительные— перпендикулярно по отношению к основным направлениям. В некоторых конструкциях смесительных головок ввод реагентов производится не плунжером, а через специальные клапаны. [c.155] Пресс-форма РИФ-машины находится в узле перемещения, который обеспечивает открывание и зажим формы, а также в некоторых случаях — замену формы. Ввиду того что давление впрыска в процессе РИФ значительно меньше давления формования при литье под давлением, к материалу формы предъявляются менее жесткие требования, возможно использование алюминия, армированных пластиков. [c.155] Стадия удаления детали из формы достаточно продолжительна, поскольку для этой цели используют наружную антиад-гезионную смазку форм, которую наносят перед изготовлением каждого изделия, что занимает 25—33% времени всего цикла формования. В случае полиуретанов применяют внутренние смазки, работающие совместно с наружными, что позволяет производить многократное извлечение изделий с одним и тем же слоем наружного антиадгезионного грунта. В качестве внутренней смазки могут использоваться, например, кремнийорганические жидкости. [c.156] РИФ-технологию применяют в основном для полиуретанов и полимочевинуретанов. В случае полиуретанов смешивают под давлением два низковязких потока полиолов и изоцианата или форполимера и отвердителя. Эти потоки дозируются и перемещаются к смесительной головке, из которой поступают в форму. В форме смесь отверждается с образованием эластомера или жесткого пластика в зависимости от рецептуры. Особенностью, отличающей РИФ-технологию от свободного литья полиуретанов, является малая живучесть используемых композиций, исключающая механическое перемешивание. Поэтому используют сталкивание потоков при давлении противотока 150 МПа и выше [233]. [c.156] РИФ-процесс открывает новые возможности изготовления гуммированных конструкций. Жидкие компоненты полимерной системы легко обтекают вкладыши формы и могут образовывать прочное соединение с ними. Немногие из прочих технологических процессов позволяют получать гуммированные изделия за один впрыск. В качестве вкладыша формы можно использовать практически любые материалы, за исключением тех, которые сами или выделяющиеся из них продукты могут химически взаимодействовать с РИФ-системой. [c.157] Получение армированных композиций и оборудование для их переработки. Расширению использования метода РИФ в промышленности способствует возможность получения высоко-наполненных композиций, содержащих до 90% наполнителя [233], который может быть не только введен непосредственно в реакционную смесь, но также выложен в форму с последующей его пропиткой при инжекции. В реакционную смесь при РИФ-процессе вводят наполнитель из коротких волокон. Это обусловлено тем, что компоненты, содержащие наполнитель, нагнетают через небольшие отверстия в смесительной головке. Широкое применение в качестве наполнителя получили молотое стекловолокно и рубленая стеклопряжа длиной до 1,5 мм. Большая длина рубленой стеклопряжи обеспечивает лучший эффект армирования, поэтому использование длинных волокон в виде мата из непрерывного стекловолокна, помещенного в форму, позволяет получить композиционный материал с очень ценными свойствами. Стекловолокно используют при формовании изделий из ненасыщенных полиэфиров и эпоксидов. [c.157] При конструировании установок для переработки наполненных композиций необходимо учитывать абразивный износ оборудования и повышенную вязкость суспензий. В качестве дозирующего насоса высокого давления в этих установках используют поршневой насос с копьевидным поршнем и специальными уплотнителями ([231]. В смесительных головках с большим сечением канала на участках, соприкасающихся с перерабатываемой композицией, используют износостойкие жесткие материалы типа карбида вольфрама. [c.158] Одна из проблем, с которой приходится сталкиваться при получении усиленных наполнителями РИФ-материалов, — оседание наполнителя в емкостях, трубопроводах и т. д. Для предотвращения оседания используют емкости с мешалками, а также циркуляцию реагентов в период между впрысками. Еще одной проблемой является нарушение структуры наполнителя, что снижает эффективность его действия. [c.158] Моделирование процессов заполнения формы. Реакционно-ин-жекционное формование включает три основные стадии [235] смешение, заполнение формы и выдержку заполненной формы до достижения материалом жесткости, достаточной для раскрытия формы. Принципиальные особенности этого метода заключаются в следующем. Порция литьевого состава, необходимая для заполнения формы, не подготавливается в полном объеме перед началом впрыска. В течение всего процесса заполнения формы происходит смешение двух (или большего числа) низко-вязких реакционноспособных по отношению друг к другу жидкостей в смесительной головке литьевой машины и впрыск полученного состава в полость формы. При этом протекает реакция полимеризации (поликонденсации), приводящая к образованию полимера, чаще всего имеющего пространственно сшитую структуру. Для ускорения реакции компоненты реакционной смеси и стенки формы предварительно нагревают. Наиболее интенсивный рост вязкости обычно наблюдается на стадии отверждения, которая следует после окончания заполнения формы, поэтому перепад давления в форме обычно невелик. Однако возможно преждевременное гелеобразование реакционного состава, что приводит к недоливу , т. е. к неполному заполнению полости формы. [c.159] Вернуться к основной статье