Технология литья полиуретана

Литьевой полиуретан

Изделия из литьевого полиуретана нашли широкое применение при производстве скребков, амортизаторов, штамповочных пластин, листов для футеровки емкостей (течек, желобов, бункеров), заготовок для изготовления несложных деталей, например прокладок. С помощью литья производятся манжеты, втулки и опоры. На железнодорожном транспорте применяются полиуретановые уплотнения для пневматических и гидравлических амортизаторов.
Большинство деталей из литьевого полиуретан используются автомобилестроение – это элементы подвески, подшипники скольжения, самосмазывающиеся уплотнения.
Полиуретан имеет такие показатели, как:

работа в широком диапазоне рабочих температур;
стойкость к налипанию;
высокая абразивная стойкость;
диэлектрические свойства;
эластичность и ударостойкость;
имеет хорошую механическую память;
устойчивость к агрессивным средам (морская вода, щелочная и кислотная среда, маслобензостойкость).

Литьевой полиуретан изготавливается при помощи взаимодействия соединений, которые содержат изоцианатные группы с полифункциональными и бифункциональными
гидроксилсодержащими производными. Изменение свойств полиуретана с вязкого до твердого состояния, предоставляет хорошую устойчивость к воздействию органических и минеральных масел, кислоты, окислителей, бензина.
Для производства пластмассовых изделий, применяется литье полиуретана по технологии вакуумной формы.

Свободное литье полиуретана в форму

Литье жидкого полиуретана в специальную форму позволяет изготавливать изделия и детали с любыми геометрическими параметрами и высокой сложности. Вес готового изделия может быть не более 500 кг. Основой технологии является высокоточное дозирование компонентов смеси и постоянный мониторинг давления и температуры в течение всего процесса. Все это достигается при использовании программного управления. Свободное литье применяется для производства небольшой серии изделий. Преимущество такой технологии: невысокая стоимость изделия и небольшие затраты времени.

Ротационное литье

Гуммирование полиуретаном или ротационное литье позволяет наносить покрытия на валы диаметром до 2-х метров и длиной до 8-ми метров. Использование технологии ротационного литья не требует дополнительной оснастки, что существенно сокращает время выполнения работы. Ротационное литье – это комбинация полиуретановых систем для покрытия любых деталей цилиндрической формы и валов. При этом не применяется отливочная форма. При таком способе полиуретановые системы подаются через специальные дозирующие устройства непосредственно на вращающийся цилиндр или вал. Весь процесс обходиться без повышения температуры, что позволяет не нагревать металлический сердечник. Преимущество этого метода заключается в малоотходности, малой энергоемкости и легкости подстроиться под требования заказчика. В процессе применяется дозатор подачи смеси и токарный станок или другое вращающее устройство. Весь процесс управляется компьютером, который контролирует скорость подачи жидкой смеси, скорость вращения барабана, высоту и угол подачи.
Необходимая толщина достигается многократным проходом дозирующей смеси вдоль поверхности вала.

Литье под давлением

Технология способа литья под высоким давлением отличается от свободного литья, тем, что может быть использована в случае производства больших партий изделий, так как позволяет существенно ускорить процесс. Материалы представляют собой компаунды с наполнителями
или с добавками.
Преимущество литьевого полиуретана заключается в возможности использования деталей по прямому назначению и в быстром производстве оснастки. Литьевой полиуретан используют для производства шестерен, деталей для транспорта, различных валов, вибростойких деталей, отбойных молотков и других изделий для автомобильной, авиационной, горнодобывающей, строительной, полиграфической отрасли промышленности, для машиностроения.
Для улучшения механических характеристик применяются армирование с помощью различных тканей: сетками, бронежилетной ткани и другими.
Литьевой полиуретан может заменить резину, благодаря кислотостойкости, маслобензостойкости, износостойкости, высоким диэлектрическим свойствам, а так же возможно работы при широком диапазоне температуры и высоких давлениях.

Технология литья форм из заливочного полиуретана

1.Подготовка мастер-модели. Тщательно очистите и просушите мастер-модель (наличие влаги не допустимо). Далее следует обработать вашу модель и внутреннюю поверхность заливочной опалубки разделительной смазкой. Нанесите смазку равномерно на всю поверхность мастер-модели и заливочной опалубки. Не наносите слишком толстый слой, чтобы ни скрыть фактуру камня под слоем разделительного агента. После нанесения дайте слою просохнуть в течение примерно 10 минут.

2.Строительным феном греем модель ,это делается для того чтобы разделительный агент(основа парафин)при воздействие на него феном начинает плавиться тем самым заполняя микропоры а излишки стекают ,так образуется на фактуре камня тонкий слой парафина что гарантирует в дальнейшем четкую копию рисунка ,без искажений.

3.Далее производим сборку модели (прикручиваем борта) и выставляем по уровню. Также следует герметизировать модель по периметру для предотвращения вытекания формовочного материала, заливочная опалубка должна быть тщательно герметизирована.

4. Взвешивание (полиола часть А) и (изоционата часть В). Перед тем, как смешивать компоненты, убедитесь, что полиуретановый компаунд имеют комнатную температуру. Имейте в виду, что при хранении (или перевозке) материала на открытом воздухе в холодную погоду, может понадобиться до 24 часов для того, чтобы компоненты достигли комнатной температуры. Оптимальная температура помещения при формовании должна быть 20-25°C и влажностью не более 50% .Для смешивания компонентов используйте чистые, сухие пластиковые ведра (стаканы) равного объема. Отвесьте в ведра равные количества (по весу или по объему) полиола (часть А) и изоционата(часть В).Смешивание компонентов обычно занимает 2-4 мин(в зависимости от вязкости материала)можно обычной дрелью на средних оборотах ,лопатка должна вращаться против часовой стрелки что бы не вовлекать в смесь излишние пузырьки воздуха.

Читать еще: Технология изготовления литьевого мрамора

5.Процесс заливки полиуретанового компаунда на мастер-модель .После того как Вы тщательно перемешали оба компонента до однородного состояния включается процесс жизни (время жизни компаунда ,это переход с жидкого состояния в гелеобразное 10-15 мин)в этот короткий период времени нужно успеть залить полиуретановую массу на мастер-модель . Заливать лучше с одного угла ,в этом случае материал будет покрывать мастер-модель медленно, как поток лавы.

6.Распалубка производится после полной полимеризации материала 16-24 часа, процесс извлечение полиуретановой формы нужно проводить очень аккуратно. В течение 3-х суток форма ещё будет набирать прочность, после чего её можно будет эксплуатировать.

Изготовление полиуретана своими руками

В строительстве зачастую изготавливают формы для создания разных изделий. Большую часть делают из пенополиуретана. В них допустимо заливать гипс и бетон, в них изготавливают искусственный камень. Чтобы сделать самостоятельно полиуретан, требуется ознакомиться с рекомендациями.

Самостоятельное производство полиуретана дома

Характеристики материала

Формы из такого материала обладают хорошей гибкостью и надежностью, а ввиду спецнаполнителей – отличной износоустойчивостью. Каркасы позволят создать изделия из всевозможных стройматериалов.

Длительная эксплуатация.
Незначительная вязкость.
Несильная усадка.
Не деформируется.
Повышенная прочность.
Невосприимчивость к повышенным и пониженным температурам.
Невосприимчивость к кислоте, а также щелочи.

Характеристики полиуретана

Конструкции, которые изготовлены из жидкого пенополиуретана отличаются производительностью в течение 2 лет. Среди преимуществ следует отметить:

Изделия, которые получены из такого материала, отличаются повышенной имитацией натуральных покрытий.
Будет обеспечена опция применения материалов, отлично имитирующих рельеф естественного покрытия.
Ввиду внутренней поверхности изделий получаются разные оттенки продукта, создать размытый эффект.
Готовое изделие обладает четкой геометрией, а также небольшой массой, что реализует дизайн и простой монтаж.
Формованные изделия не нуждаются в различных вспомогательных облицовочных работах.

Важно! Формы из такого материала позволят создавать много разнообразных изделий: стена из кирпича, облицовка из камня, 3д-панели, широкоформатные панели, очень тонкие и гибкие каменные обои.

По собственным параметрам качества подобный материал будет превосходить металл и резину. Хрупкость возникает при температуре – 60 градусов. Разрушается материал в процессе нагревания больше 100 градусов (ряд брендов при + 150).

Особенности изготовления полиуретана

Популярно применение ненатурального камня в наружной облицовке строений и в интерьере. Большое количество различных форм для его приготовления и строительных спецсмесей позволяет создавать необычные дизайнерские решения. Чтобы изготовить камень из полиуретана, необходимо ознакомиться с инструкцией.

Важно! Для качественных шаблонов, которые способны в точности передавать текстуру естественного материала, применяют жидкий пенополиуретан. Является уникальным материалом, который отличает устойчивость к изнашиванию, коррозии и эластичностью. Также может выдерживать значительные нагрузки механического характера.

Изготовление полиуретана

Изделия из полиуретана изготавливают посредством холодной полимеризации. Используется раствор для формирования 2-компонентных соединений. Невзирая на относительную простоту метода, чтобы создать надежную модель, понадобятся определенные навыки. Чтобы получить формованные изделия из полиуретана самостоятельно, требуются:

образцы из ненатурального либо естественного камня;
2-компонентный полиуретан;
силикон;
фанера, МДФ либо ДСП;
саморезы;
ведро.

Для изготовления рамы понадобится приготовить секцию МДФ либо ДСП по размерам и рисункам элементов стенок сбоку. На покрытии пластинки монтируется сантехнический силикон, копируя текстуру. Дистанция от образца до стенок составляет по меньшей мере 1 см. Затем собранная опалубка герметизируется с помощью рамы из силикона и заливается посредством раствора.

Материалы при приготовлении полиуретана

Перед тем, как начать проводить работы, важно прочитать инструкцию. Рекомендуется попросить помощи у специалиста. Однако, если пользователь чувствует уверенность, а также обладает требуемыми навыками, то может приступать к работам самостоятельно. Перед изготовлением требуется обеспечить безопасность, спрятать открытые участки тела. Помогут произвести работы необходимые инструменты.

Производство форм из полиуретана своими руками

Чтобы знать, как сделать форму из полиуретана своими руками, необходимо:

Прочистить и просушить изделие. Когда оно имеет пористое строение, закрываются поры при помощи тонкого слоя воска либо герметика.
Укладывается изделие на подставку и закрывается шов.
Покрывается изделие и подставка антиадгезивом.
Закрепляется возле изделия рама-каркас (обозначаются очертания изготавливаемого изделия из пенополиуретана).
Компаунд из полиуретана для форм должен иметь комнатные температурные показатели. В сухие ведра отвешивается точное число преполимера и затвердителя. Затем переливаются в третье ведро составляющие и как следует перемешиваются до однородного состояния. Особый акцент делается на стенках ведра и днище.
Кисточкой наносится небольшой слой массы на оригинал. Подобное снижает число пузырей на покрытии формы.
Заливается жидкий пенополиуретан внутрь опалубки. Начинают с угла для равномерного поднятия раствора снизу. Угол заливки опалубки оптимально поднять.
Необходимо выждать период полимеризации – примерно 1 день, затем вынимается форма.
Разбирается опалубка, осторожно поднимается угол и удаляется изделие. Аккуратность необходима, поскольку полимеризация длится около 3 суток либо больше.

Читать еще: Область применения литейного производства

Важно! При изготовлении полиуретана своими руками понадобится как следует соблюдать технологию производства: должна выдерживаться температура, исключается контактирование реагентов с влагой, тщательно перемешиваются компоненты до взвешивания после соединения.

Производство полиуретана дома

Изготовление форм в домашних условиях

Для получения качественной отливки необходимо следовать следующему руководству:

Подготавливается макет и каркас формы, чтобы залить пенополиуретаном. В качестве формы выступает природный материал (камень либо древесина, пластик, гипс либо бетон). До заливки изделие и основу требуется крепко зафиксировать и обработать, используя спецсмазку. Это поможет по окончании просыхания без усилий высвободить форму. Основу выравнивают по уровню.
Приготовление составляющих. До смешивания элементы нужно приготовить. Заранее тщательно перемешиваются все компоненты отдельно. Нужно предотвратить контактирование материалов с влагой. Не рекомендовано применять в комнатах с повышенной влажностью.
Взвешивается каждый компонент отдельно. Соотношение элементов вычисляют непосредственно по массе. Учитывается количество жидкого материала, остающегося на стенках применяемых для перемешивания емкостей. Для расчета необходимой массы составляющих для формы изучается спецификация к материалу. Обычно она идет вместе с пенополиуретаном.
Перемешивание элементов. С учетом количества 2-компонентный пенополиуретан смешивают руками, используя шпатель либо иное профильное ручное устройство (масса до 5 кг). В качестве альтернативы можно использовать электрическое оборудование, можно взять строймиксер либо дрель с насадкой для перемешивания. Как следует перемешиваются приготовленные элементы 1 минуту до появления однородной смеси. Акцент делается на прилегающих стенках. Чтобы не использовать плохо перемешанный компаунд во время заливки, требуется перелить готовую массу в другую емкость, вновь смешать. Объем последней должен вдвое превосходить предыдущую, поскольку пенополиуретан увеличится в размерах.
Вакуумная обработка пенополиуретана до заливки формы. Для вытеснения воздуха из жидкой полиуретановой смеси, требуется отправить ее в прибор для дегазации. Спустя 2 минуты воздух будет вытеснен и материал можно использовать.
Заливка пенополиуретана в основу формы. Жидкий материал заливают с угла равномерным образом, исключая проникновение воздуха. Контролируется заливка, чтобы уровень массы во время литья поднимался одинаково с каждого бока. Массу заливают до того момента, пока полиуретановая прослойка не будет достаточной.
Схватывание материала. Процесс застывания будет происходить 1-2 дня с учетом самого материала и толщины стенок. Макет остается внутри пока полностью не просохнет либо извлекается тогда, когда оно достаточно застыло (после его досушивают). Аналогичные действия проводят с каркасом. Изделие будет сохнуть скорее при высоких температурах, до 70 градусов.

Приготовление полиуретана

Важно! При самостоятельном приготовлении форм из пенополиуретана нужно следовать технологии производства: соблюдать температурный режим, исключить контактирование реагентов с влагой, смешивать элементы до взвешивания по окончании соединения.

Пенополиуретан для производства форм – полимерный материал, который получают во время перемешивания полиола и изоционата. Эластичный и цельный он популярен в строительных и реставрационных работах. Главный акцент делается на основных правилах безопасности. Нужно предупредить проникновение компаунда на открытую поверхность кожи и в глаза.

Ротационное литье

Полимерные материалы нашли широкое применение в промышленности и быту.

Для производства изделий из этих материалов применяют несколько способов – это и литье в термопластавтоматах, и на ротационных машинах.

Ротационная формовка

Ротационная формовка – это довольно простой техпроцесс, имеющий ряд преимуществ, который позволяет занимать этой технологии одно из лидирующих мест на рынке переработки пластмасс.

Такая обработка пластмассы позволяет:

Выполнять литье полых деталей.
Производить детали с объемом более 35 кубометров.
Выполнять детали сложно формы и при этом изменять толщину стенки без изменения формы детали.
Возможность армирования пластмассовых изделий металлическими деталями.
Конструкция машины позволяет одновременно производить несколько деталей.
Конструкция отливаемых деталей может содержать в своем составе клапана, резьбовые соединения и пр.

Процесс ротационного литья состоит из нескольких этапов.

Приготовленный (просушенный) полимер загружают в форму. Как правило, для ротационной формовки применяют полиэтилен низкого давления.
Придание формы изделию в камере нагрева. Камера вращается в двух плоскостях со скоростью 10 оборотов в минуту. Полимер становиться жидким и равномерно распределяется по форме.

По истечении времени, определенного технологическим процессом, на камеру нагрева подают охлаждение. Для этого применяют техническую воду или принудительный обдув воздухом. Между тем вращение продолжается до того момента, пока пластик не застынет. Готовое изделие можно доставать только после того, как изделие остынет и примет окончательную форму.

Изделия ротационной формовки

Методом ротационного литья производят канистры, контейнеры, лодки многую другую продукцию, которая может быть использована и в быту, и в промышленности.
Особенности производства некоторых изделий
Ротационное литье широко применяют при производстве емкость для жидкостей как воды, так и технических составов. Для производства такой продукции применяют полиэтилен низкого давления (ПНД). Размеры производимых изделий ограничены только размерами самой машины.

Своеобразный мировой рекорд установлен в США, где за одну операцию была изготовлена емкость, вмещающая 151 тысячу литров жидкости.

Принцип ротационного формования

С помощью ротационного литья производят емкости и компоненты, используемые в системах подачи питьевой и технической воды. Дренажных устройствах, системах подачи сыпучих грузов и пр.

Обработка полиуретана на устройствах ротационного литья

Полиуретан применяют во многих машинах и устройствах, его широко применяют в обувной промышленности, при производстве узлов качения и пр. Для обработки полиуретана применяют несколько методов литья. Один из них это ротационное литье полиуретана.
Ротационный метод обработки полиуретана позволяет покрывать детали до 8-ми метров в длину и 2-х метров в диаметре. Такой способ нанесения покрытия называют гуммированием. Его твердость составляет 60 – 70 ед. по Шору.

Для гуммирования валов нет необходимости в использовании каких-либо форм. Для нанесения полиуретана применяют специальные дозаторы, подающие материал непосредственно на поверхность вала. Процесс не требует дополнительного нагрева. Использование ротационного метода литья резины – это процесс малоотходен, не требует большого количества электричества. Кстати, для процесса нанесения резины можно использовать модернизированный токарный станок.
Ротационное оборудование, как правило, оснащается компьютером, который регулирует вращение барабана, скорость подачи смеси и параметры подачи. Полиуретан подается на вал в виде ленты определенной толщины и поэтому возможно потребуется не один проход подающей головки вдоль детали.

Материалы для ротационного литья (литья в «обкатку»)

Для литья в «обкатку» применяют термопластичные материалы. Большая часть деталей изготавливается из полиэтилена низкого давления. По статистике из него производят до 95% продукции. Кроме, ПНД применяют полиэтилен и высокого давления. На долю других полимеров приходится до 5 до 15% рынка.

Полиэтилена низкого давления

Для получения изделий по этой технологии были разработаны специальные марки поликарбоната, полипропилена и другие материала. Они отличаются друг от друга температурой плавление и консистенцией. Иногда для получения деталей создают полимерные смеси, которые можно использовать для производства многослойных деталей.

Стекловолокно для ротационного литья

В ротационной формовке применяют различного вида добавки и присадки, они обеспечивают термо- и светостабилизацию сырья. Для получения материалов с различными свойствами возможно применение наполнителей и стекловолокна.

Оборудование для ротационного литья

На практике применяют несколько видов ротационных машин.

Однопозиционные ротационные машины

К машинам этого класса относят те, у которых имеется один ротор, размещаемый непосредственно в термической камере. Производят модели, которые способны перемещаться одновременно с ротором из зоны нагрева, в зону охлаждения.

Двухпозиционные машины

Более эффективными машинами считают двухпозиционные агрегаты. В конструкцию входят два независимых друг от друга ротора, поочередно перемещающиеся от камеры нагрева в зону охлаждения и обратно.