Литье пвх технология

Литье под давлением : Основы технологии

Основы технологии литья под давлением Исключительное разнообразие штучных изделий из полимерных материалов, широкий комплекс предъявляемых к ним требований (потребительские, эксплуатационные, технологические, экономические, дизайна) диктует необходимость применения и совершенствования разнообразных методов литья под давлением, каждый из которых позволяет наиболее полно решать поставленные задачи.

Разновидности пластикации

Пластикация, то есть расплавление полимерного материала под давлением, во мно¬гом определяет качество изделия. Различают червячную пластикацию и поршневую. Червячные пластикаторы имеют высокую производительность, обеспечивают отличную гомогенизацию расплава, что особенно важно при использовании дробленки или суперконцентрата, и поэтому имеют наибольшее распространение. Поршневые пластикаторы используются значительно реже, поскольку они не обладают перечисленными выше качествами. Но и они не без достоинств, среди которых: способность обеспечивать высокую скорость инжекции расплава в форму, возможность реализовывать эффект мрамора или, если необходимо, яшмы, пластикацией смеси разных по цвету пластмасс.

Иногда применяют раздельную пластикацию, при которой полимер сначала поступает из бункера в вышеуказанный червячный предпластикатор, приготавливающий расплав, а затем через регулирующий кран расплав направляется в поршневой пластикатор, осуществляющий дозирование и высокоскоростную инжекцию в форму. Заметим, что такое нехитрое изделие как расческа, наиболее эффективно производится на литьевых машинах с раздельной червячно-поршневой пластикацией.

На этапе пластикации основными технологическими параметрами являются: температура расплава по длине цилиндрической части материального цилиндра, температура сопла, установленного на выходе из материального цилиндра, скорость вращения червяка и величина противодавления при его отходе.

Методы литья под давлением

Требуемый объем расплава (доза) накапливается в материальном цилиндре ЛМ и затем под высоким давлением (100-200 МПа) впрыскивается, инжектируется, в форму за короткий, измеряемый секундами, интервал времени. Это наиболее распространенный способ. Он позволяет получать изделия сложной конфигурации, с различной толщиной стенок, как из термопластов, так и из термореактивных пластиков, допускает использование многогнездных форм с различной литниковой системой. Особенность технологии — объем изделий с литниками не превышает паспортного объема впрыска используемой ЛМ.

Применяется при червячном способе пластикации для получения толстостенных изделий. Его суть — вращением червяка расплав в режиме экструзии подается в пресс-форму и заполняет ее, после этого червяк останавливается и осевым движением подпитывает форму, компенсируя естественную усадку остывающего расплава. Особенность подобного способа — объем изделия может превышать паспортный объем впрыска ЛМ, но развиваемое в литьевой форме давление невелико, вследствие чего геометрия изделия не должна быть сложной, гнездность формы ограничена, получение тонкостенных изделий затруднено, кроме того, необходимо учитывать термостабильность полимера.

Метод используется для получения изделий значительных по площади прессования, когда заполнение формы сопровождается существенным падением давления расплава в ее периферийных частях, что вызывает эффект разнопрочности изделия. Сущность технологии состоит в том, что давление на расплав в форме создается не только усилием инжекции, но и за счет прессового механизма узла смыкания. С этой целью применяются литьевые формы, конструкция которых допускает перемещение пуансона и после смыкания формы.

Инжекционно-газовое литье (ИГЛ)

Относится к новым методам переработки термопластов с помощью ЛМ, и поэтому, в частности, его названия еще до конца не определилось. В литературе можно встретить название типа «литье с газом», «литье с подачей сжатого газа», GJD-TEHNJKA, GAS-Jngection Molding и др. Технологически процесс ИГЛ заключается в следующем: расплав полимера инжектируется в форму, заполняя ее на 70-95%. Затем в форму через специальное сопло, или через ниппель в форме подается под давлением газовая смесь, которая «раздувает» расплав, увеличивая тем самым толщину слоя полимера, образовавшегося при его соприкосновении с холодной стенкой формы, и способствуя заполнению конструктивных углублений. После образования изделия газовая смесь удаляется из формы в приемник, пластикатор впрыскивает остаток расплава, «запечатывающий» форму.

Газовая смесь (азот, углекислый газ) может подводиться от компрессора или от баллона, важно чтобы ее давление было около 80 МПа. Ввод газа в форму может быть единичным или многократным, ступенчатым по величине давления.

Технология ИГЛ позволяет экономить до 40% дорогостоящего полимерного материала за счет уменьшения толщины стенки изделия, сократить цикл изготовления на 25-35%, уменьшить вероятность брака за счет исключения таких видов дефектов, как утяжены, коробления, развитый облой. Кроме того, как показывает практика, инжекционно-газовая технология позволяет упростить конструкцию и понизить стоимость формующей оснастки.

Существенная трудность ИГЛ-технологии состоит в необходимости высокоточного управления литьевой машиной, усложняется конструкция сопла, повышаются требования к расчету и качеству изготовления литниковой системы и сопряжений литьевых форм.

Многослойное литье

Относится к специальным видам, иногда называемым соинжекционными. Это название отражает общую особенность этих методов — обязательное участие в процессе двух, а в некоторых случаях и трех инжекционных узлов, в каждом из которых пластицируется полимерный материал с индивидуальными свойствами. Таким образом, появляется возможность получать многоцветные изделия, изделия, состоящие из различных видов пластмасс (поверхность из ПЭВП, а основной объем из вспененного полистирола), использовать вторичное полимерное сырье для внутренних, неответственных частей деталей, производить изделия гибридной конструкции и пр. Многослойное литье осуществляется несколькими способами.

Заключается в попеременной подаче в литьевую форму полимерных расплавов из двух пластикаторов. Два инжекционных узла присоединяются к соплу, в конструкции которого предусмотрено переключающее устройство. Как правило, это управляемый игольчатый клапан (ИК). Клапан попеременно или одновременно соединяет с литьевой системой формы пластикационные узлы. Материал из первого узла под высоким давлением и с высокой скоростью инжектируется в форму, образуя наружное покрытие изделия. Затем внутренний объем изделия заполняется материалом из второго узла, после чего в работу повторно включается первый узел, добавляющий остатки расплава в форму и «запечатывающий» изделие.

Соинжекщюнное литье

Требует применения сопла специальной конструкции, называемого также разделительной головкой. Эта технология позволяет получать изделия с числом слоев больше двух, с полным или частичным разделением цветов.

Литье в многокомпонентные формы (Multi-component injection molding)

Позволяет получать изделия с четким разделением цветов, а также детали гибридной конструкции, в которых из каждого полимерного материала исполнена центральная или периферийная часть. В этом случае инжекционные узлы выполняют традиционные функции, а конструкция детали определяется устройством литьевой формы. Литьевая форма имеет две литниковых системы, постоянно сомкнутые с инжекционными узлами I и II. В пуансоне формы имеются подвижные вставки, перемещаемые пневмоприводами. Вставки оформляют тот или иной конструкционный элемент изделия. Особенность этого метода состоит в том, что работа узлов инжекции происходит изолировано друг от друга. Поэтому если узел II в приведенном примере работает в режиме инжекции, то узел I может действовать в интрузионном режиме, благодаря чему объем части изделия, формуемой из полимера I, может иметь весьма значительный размер.

Ротационное литье (не путать с ротационными ЛМ)

Является разновидностью описанного выше способа, поскольку позволяет решать те же задачи, однако требует использования съемной вставки. После оформления центральной части изделия (узел I) вставка извлекается, а в образовавшийся объем инжектируется расплав из узла II. В цикл производства изделия ротационным литьем введена дополнительная операция размыкания формы и удаления (установки) вставки, что не способствует высокой производительности метода.

Особенности литья под давлением различных термо- и реактопластов

Сведения, содержащиеся в этом разделе, не включают рекомендации по пуску и наладке процесса, требований к условиям эксплуатации ЛМ и литьевых форм, правил неукоснительного соблюдения параметров метода, назначенных компетентным специалистом, обладающим инженерным уровнем знаний. Таким образом, предлагаемые рекомендации действуют для установившегося режима работы оборудования и оснастки.

ПЭНП перерабатывается легко, при охлаждении способен к кристаллизации с изменением твердости, чувствителен к равномерности распределения температуры в форме. Место входа охлаждающей воды в форму следует располагать рядом с литниковыми каналами, а ее отвода — как можно дальше. Заполнение формы быстрое, в связи с чем необходима ее эффективная вентиляция.

ПЭВП – по сравнению с предыдущим полимером имеет большую степень кристалличности и менее текуч в расплаве, но позволяет получать изделия с меньшей толщиной стенки при более высокой жесткости.

ПП – кристалличность до 60%, температура переработки для некоторых марок до 280 0 С, инжекционное давление до 140 МПа. Вязкость расплава в большей степени зависит от скорости сдвига, чем от температуры. С повышением давления ПТР растет, охлаждается в форме быстро. Процесс ведут при высоких температурах цилиндра и низком давлении литья.

ПС – легкотекуч в расплаве, позволяет получать тонкостенные жесткие изделия, чувствителен к перегреву.

УПС отличается от ПС несколько меньшей текучестью и большей усадкой.

АБС-пластик относится к конструктивным маркам, имеет большую вязкость в расплаве, труднее перерабатывается в тонкостенные изделия.

ПММА имеет невысокую термостабильность, чувствителен к перегреву, требует подсушки и тщательного контроля температуры. При впрыске расплава в холодную форму возможно образование пузырей; переходы в форме должны быть плавными, а их число минимальным.

ПВХ перерабатывается без особых затруднений, но весьма чувствителен к соблюдению температурного режима и особенно перегреву. Вязкотекучее состояние нестабильно, может сопровождаться автокаталитической деструкцией с изменением цвета от слоновой кости до темно-вишневого. Длительность пластикации должна быть минимальной.

ПА – кристаллические, гигроскопичные термопласты с высокой текучестью расплава. При расплавлении объем возрастает до 15%. Термостабильность невысокая, поэтому длительность пластикации ограничена. При нагреве в расплаве образуются пузырьки. Требует обязательной тщательной сушки. Желателен предварительный прогрев. Давление литья до 100 МПа. При литье наполненных ПА возможна ориентация частиц измельченного волокна. Желателен отжиг изделий.

ПК – относятся к теплостойким полимерам, характерна высокая вязкость расплава, термически стабилен. Вязкость в основном зависит от температуры. Температура формы до 100 °С. Гигроскопичен, требует длительной сушки и предварительного подогрева, в том числе и в бункере ЛМ.

ПЭТФ, ПБТФ и ПОМ относятся к полимерам с повышенной термостойкостью. Требуют тщательной сушки до содержания влаги менее 0,01%. Термостабильны. Вязкость расплавов средняя и низкая с увеличением температуры снижается. Тонкостенность изделий нередко достигается последующим раздувом (ПЭТ-бутылки).

Особенности литья пластиковых изделий

Сегодня в мире более двух третей штучных и серийных изделий изготавливают из различных пластмасс. Вес деталей может быть от десятых долей грамма до нескольких тонн. Ассортимент еще более обширный – от элементов, используемых в микропроцессорной технике, до монолитных конструкций и частей сооружений.

Литье пластиков под давлением является наиболее распространенной и самой эффективной технологией, которая широко применяется в наше время.

Описание технологии и суть литья под давлением

Литье пластиковых изделий под давлением – технология, позволяющая добиться высокой точности получаемых элементов вне зависимости от сложности конфигурации и других конструктивных параметров.

Технологический процесс представляет собой отдельный вид переработки исходного сырья, которое расплавляется до необходимой консистенции и впрыскивается под определенным давлением в специальную пресс-форму, где затем происходит охлаждение состава.

Как происходит сам процесс? Если применить условную схему этапов технологии, то они выглядят примерно так:

• подготовительная стадия. На этом этапе разрабатывается рецептура будущего состава, рассчитываются пропорции материалов, которые будут составлять исходное сырье. В зависимости от свойств, которыми должно будет обладать конечное вещество, состав и массовые доли компонентов будут различаться. На этой стадии происходит добавление красителей, сушка и смешивание всех ингредиентов будущего сырья;
• наладка оборудования. Специальные автоматы для литья пластика настраиваются операторами, в них вводятся программы литья и происходит закрепление пресс-форм;
• этап загрузки. В это время происходит загрузка в бункеры заранее подготовленного сырья в необходимом объеме для осуществления литья;
• процесс отливки. Прежде, чем сырье сможет поступать в пресс-форму по специальным каналам (литниках), его необходимо нагреть до необходимой температуры. После этого, методом прямого впрыска под давлением масса попадает в форму и быстро ее заполняет;
• завершающий этап. После заполнения формы, пластик начинает остывать. Сначала температура массы снижается в области стенок, а затем и по всему объему. Происходит кристаллизация. Затем готовое изделие извлекается из автомата и проходит дальнейшую механическую обработку, где освобождается от остаточных элементов литья.

Приведенные стадии далеко не полностью описывают подробности, а лишь дают поверхностное представление о том, что такое литье пластиков.

Разновидности литья

На сегодняшний день существует несколько основных методов, в основе которых лежит технология литья под давлением. Каждый из способов отличается конструктивными особенностями оборудования, масштабами и некоторыми технологическими нюансами.

Наиболее распространенными методами с использованием давления являются:

• инжекционный способ. Суть процесса заключается в подаче определенной массы вещества под давлением в 100-200 МПа в специальную форму. Сам процесс занимает считанные секунды. Неоспоримым преимуществом такого способа является возможность получения готовых изделий различной конфигурации с любой толщиной стенок. Метод считается наиболее массовой для мелкосерийного литья и крупных промышленных объемов;
• интрузионный способ. Основное отличие от предыдущего варианта – более низкое давление вещества. Разогретая масса поступает на специальный червячный механизм, при помощи которого попадает в форму. Сам червяк останавливается при полном заполнении необходимого объема, а затем время от времени добавляет массу, компенсируя естественную усадку пластика. Такой способ применяется для отливки изделий с толстыми стенками, благодаря постепенному заполнению формы. Конфигурация итоговых деталей или узлов должна быть максимально простой;
• инжекционно-газовый способ. Довольно новый метод, который еще полностью не изучен. Суть процесса состоит в том, что, как и при стандартом инжектировании под давлением, расплав попадает в форму. Только в данном случае она заполняется на 75-80%. Затем через специальные сопла внутрь попадает смесь газов (углекислый газ и азот). Подача может совершаться один раз или несколько, в зависимости от конкретного процесса и сложности получаемой детали. Благодаря воздействию смеси газов, разогретая пластическая масса более тщательно заполняет все конструктивные углубления в пресс-форме. После этого, газ удаляется через специальные каналы, а на место образовавшихся пустот впрыскивается дополнительная доза вещества. Преимуществами этого метода является снижение брака и существенных дефектов почти на 30%. Из недостатков стоит отметить очень сложное и дорогостоящее оборудование, точные расчеты всех процессов и тщательный контроль над всей процедурой;
• комбинированный способ. Его еще называют методом многокомпонентного литья. Несмотря на сложность и дороговизну, это единственный метод, при помощи которого можно получить детали с разделением по цветовой гамме или конструкции, изготовленные из различных полимеров – сердцевина детали будет из одного материала, а оболочка (периферийная часть) из другого.

Существуют и другие способы отливки пластиков при помощи давления, которые считают гибридными вариантами, полученные благодаря совмещению основных технологий.

Сегодня процессы литья могут быть полностью автоматизированы, но нередко встречаются линии с дополнительным использованием ручного труда – добавление в бункеры сырья, контроль над технологическим процессом отливки, извлечение готовых деталей из форм и их последующая обработка. Как правило, все крупные компании, выпускающие несколько однотипных деталей большими тиражами, имеют полностью автоматизированные линии производства с минимальным вмешательством человека.

Краткие итоги

Литье пластиковых изделий (оборудование и технология зависит от конкретного метода) считается наиболее экономически выгодным и максимально эффективным способом. Благодаря точным технологическим процессам и современным автоматическим машинам, можно наладить серийное изготовление изделий из пластика практически в неограниченном объеме. Выбор способа литья также сильно зависит от желаемого качества и конфигурации итогового образца.

Домашний цех литья пластмасс

В настоящее время популярными стали изделия из пластмассы. Пользоваться ими удобно и практично. Литье пластмассы в домашних условиях – это хорошая идея для открытия своего бизнеса или просто для свободного времяпрепровождения. Хорошо сделанные изделия элегантно и интересно смотрятся, а также их просто содержать в порядке.

Помимо этого, они обладают необходимой прочностью. Чтобы наладить производство такого рода на территории частного владения, необходимо усвоить пару простых правил.

Подготовка материала

В первую очередь необходимо найти пластиковый лом, для изготовления будущего изделия. Это не проблема, так как такого сырья в современном мире огромное количество сломанных вещей, бутылок и другого лома из пластика.

Однако, необходимо учесть тот факт, что каждый вид пластмассы отличается своим температурным режимом плавления.

Именно поэтому для литья конкретного изделия необходим один вид лома. Смешение нескольких разновидностей изделий из пластмассы даже при изучении его температуры плавления, при отливе часто провоцирует появление пузырьков в продукции.

Лучшим вариантом в таком случае является купить жидкую пластмассу в магазине или заменить ее на диоксидную смолу, это позволит получить качественное изделие, которое прослужит долго. А также дополнительно понадобится ряд вспомогательных средств:

Пары пластмассы ядовиты, они обладают высокой токсичностью. Необходимо соблюдать осторожность при изготовлении изделий в домашних условиях.

Форма

Для приготовления изделия в домашних условиях, прежде всего, необходимо соорудить модель. В первую очередь следует определиться с материалом для изготовления пресс формы. Для этого подойдут следующие материалы:

Затем следует пройти изготовление матриц для литья, которые и будут непосредственно использоваться для отлива. Форму необходимо обмазать литолом или любой другой смазкой.

Если выбор пал на силиконовые формы, то необходимо учесть, что это вещество работает с коэффициентом более 200%. А также необходимо обратить внимание на его вязкость, чем она меньше, тем точнее получится пресс форма.

Заливка детали

Литье пластиков своими руками напрямую зависит от того материала, который мастера выбрали для изготовления будущей конструкции.

Смолы и жидкие пластмассы хорошо подойдут для приготовления, но они обладают различной степенью вязкость у них, поэтому прослужат они разное время. Все параметры следует изучить в инструкции при покупке.

Существуют рецепты приготовления пасты в домашних условиях, они требуют от мастера щепетильности и скрупулезности во время формирования состава сырья. Для изготовления материала, следует смешать 5 частей мелких опилок с 2 частями талька. Залить массу столярным клеем (его консистенция обязана отвечать состоянию сметаны).

Все тщательно перемешивается для получения теста одной консистенции.

Есть еще один хитрый ход: следует добавить 0,5 части алюминиевых квасцов, они предотвратят появление плесени на тесте, а пластичность при этом увеличивается в несколько раз.

Процесс приготовления теста для литья своими руками трудоемкий, он требует отличных знаний по этой теме. Именно поэтому многие начинающие заливщики, отдают свое предпочтение готовым смесям.

Литье пластмассы в домашних условиях

Ход работы

Отливка происходит в несколько этапов:

• Необходимо взять пресс-форму и тщательно ее очистить. После предварительной подготовки она обязана быть полностью очищенной и высушенной. Все остатки материала после подготовительных мероприятий необходимо убрать.
• Если необходимо придать будущему изделию оттенок, необходимо добавить в состав для литья пару капель краски. Водяные краски для этого не подходят.
• Подготовительная дегазация смеси не требуется. Все дело в том, что в домашних условиях продолжительность функционирования невелика. А чтобы удалить лишние пузырьки воздуха из небольших изделий, придется приложить силу давлением и убрать их самостоятельно.
• Аккуратно перемешайте состав для заливки и заполните пресс-форму шаблона.
• Заливается все медленно небольшой струйкой.
• Смесь заливается до полного заполнения объема, задевая небольшой участок доли канала для литья. Дело в том, что после дегазации, объем материала уменьшится и станет необходимый для литья.
• Заключительный этап – охлаждение будущей конструкции.

Для получения качественного изделия шаблон необходимо остужать постепенно.

Бизнес-идеи

Если мелкий производитель решил выйти на широкий масштаб производства, стоит задуматься об открытии собственного дела.

Попробовав свои силы на дому, следует составить бизнес-план, зарегистрироваться, как индивидуальный предприниматель и начать воплощение своей мечты в реальность.

Но покупка оборудования не обойдет предпринимателя стороной. Да и тяжело отливать формы для производства массы изделий собственноручно. Необходимо готовить первые изделия и продавать их, а на полученные средства купить определенный станок для литья пластмасс, пресс.

Как сделать процесс литья пластмассы прибыльным в своем регионе? Семь простых правил отливки позволят приготовить качественное изделие, которое будет интересно смотреться, а также радовать глаз. А со временем предприниматели смогут задаться вопросом о расширении своих навыков и обустройстве личного бизнеса.

Видео: Литье пластмассы в домашних условиях

Литье пвх технология

Справочник по литьевым термопластичным материалам

И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская
Опубликовано: 2002. Обновлено: 16.09.2009

Зарубежные: Polyvinyl chloride, PVC; PVC-P, FPVC, PVC-F (пластифицированный); PVC-U, RPVC, PVC-R (непластифицированный); PVC-HI (ударопрочные марки); E-PVC, PVC-E (эмульсионный), PVC-S, S-PVC (суспензионный).
Отечественные: поливинилхлорид, ПВХ; пластикат ПВХ, ПВХ-п (пластифицированный); винипласт, ПВХ-нп, ПВХ-ж (непластифицированный).

Аморфный материал (ПВХ имеет небольшую степень кристалличности, обычно не превышающую 10%). Его свойства сильно зависят от метода получения.
ПВХ получают суспензионным (suspension), эмульсионным (emulsion) методами, полимеризацией в массе — блочным методом (mass, bulk).
Суспензионный ПВХ или ПВХ С (PVC-S) имеет сравнительно узкое молекулярно-массовое распределение, малую степень разветвленности, более высокую степень чистоты, низкое водопоглощение, хорошие диэлектрические свойства, лучшую термостойкость и светостойкость.
Эмульсионный ПВХ или ПВХ Е (PVC-E) характеризуется широким молекулярно-массовым распределением, высоким содержанием примесей, высоким водопоглощением, худшими диэлектрическими характеристиками, худшей термостойкостью и светостойкостью.
Максимальная температура длительной эксплуатации: 60 о С. Пластифицированный материал или пластикат ( PVC-P, FPVC, PVC-F ) выдерживает охлаждение до -60 -3 о С, непластифицированный ( PVC-U, RPVC, PVC-R ) — до -15 о С. Температура стеклования: 70 — 105 о С.
Имеет широкий разброс механических характеристик. Пластифицированный PVC — эластичный материал. Непластифицированный или «жесткий» PVC (винипласт) имеет высокую прочность и жесткость.
Материал на основе суспензионного ПВХ имеет хорошие диэлектрические характеристики (но хуже, чем у PE, PP, PS).
Непластифицированный PVC имеет высокую химическую стойкость, стоек к действию бензина, масел, разбавленных кислот и щелочей. Растворяется в при нагревании в дихлорэтане, хлорбензоле, тетрагидрофуране. Пластифицированный PVC отличается меньшей химической стойкостью.
Трудногорючий материал.
Существуют прозрачные марки.

Характеристики пластифицированного ПВХ:

Плотность (23 о С): 1.13 — 1.58 г/см 3
Предел текучести при растяжении (23 о С): 4 — 7 МПа
Модуль упругости при растяжении ( 23 о С): 2 — 19 МПа

Характеристики ненаполненных марок (жесткий ПВХ):

Плотность (23 о С): 1.33 — 1.53 г/см 3
Предел текучести при растяжении (23 о С): 40 — 66 МПа
Модуль упругости при растяжении ( 23 о С): 2200 — 3300 МПа

Жесткие и эластичные детали автомобилей.
Упаковка.
Эластичные и жесткие детали технического назначения.
Прокладки, уплотнения.
Фитинги.
Детали электротехнического назначения. Неразъемные вилки соединительных шнуров.
Детали медицинского назначения. Прозрачные детали систем взятия и переливания крови.
Эластичные детали обуви. Подошвы. Верх и обсоюзка обуви.

Температура расплава: 160 — 200; 180 — 200; 190 — 230 о С.
Температура формы: 20 — 40 о С.

Примечание: Режим литья конкретной марки может отличаться от приведенных здесь данных.
Оптимальный режим литья изделия может быть определен в компьютерном анализе.

Типичная усадка для непластифицированных марок: 0.5 — 0.7; 0.3 — 0.8%.

Типичная усадка для пластифицированных марок: 1 — 3%

Примечание: Усадка конкретной марки может отличаться от приведенных здесь данных.