Реферат: Наверно, каждая хозяйка мечтает обставить комнаты красивой, практичной мебелью. Но мало кто знает, при помощи каких материалов она создана
Содержание.
Введение
Конструкционные полимерные материалы в производстве мебели 1
Характеристика и свойства конструкционных полимерных материалов 1
Методы переработки пластмасс 6
Вспенные конструкционные материалы 7
Наполненные пенопласты 14
Настилочные материалы 16
Пенорезина 16
Эластичные пенополиуретаны 18
Пластмассы 25
Заключение 30
Приложение 31
Список используемой литературы 32
Введение.
Наверно, каждая хозяйка мечтает обставить комнаты красивой, практичной мебелью. Но мало кто знает, при помощи каких материалов она создана. Сейчас все больше и больше деревянную мебель вытесняет мебель из полимерных материалов.
В мебельной промышленности полимеры не просто заменяют традиционные материалы, а их используют и там, где старые материалы не отвечают требованиям экономичности, износоустойчивости и гигиеничности. Это позволяет решить ряд проблем, связанных с улучшением конструкции мебели, повышением ее качества, расширением ассортимента и значительным повышением архитектурно-эстетической ценности выпускаемой мебели, специфические особенности полимеров заставляют по-новому подходить к технологическому процессу изготовления мебели.
^ Конструкционные полимерные материалы в производстве мебели
Применение в производстве мебели конструкционных полимерных материалов чрезвычайно эффективно. При этом экономится дефицитная древесина, обеспечивая высокий коэффициент использования материалов за счет применения безотходных методов переработки, внедряются наиболее прогрессивные технологии, что в свою очередь приводит к повышению степени механизации и автоматизации производственных процессов, снижению трудозатрат. Кроме того, при использовании этих материалов совершенствуются конструкции мебели. По сравнению с традиционными материалами (в первую очередь с древесиной), пластмассы позволяют дизайнеру создавать более удобную мебель, которая лучше отвечает современным требованиям. Если мебель из традиционных материалов чаще всего состоит из большого числа различных деталей, при использовании пластмасс возможно изготавливать мебель путем получения цельноформованных деталей.
^ Характеристика и свойства конструкционных полимерных материалов
Для изготовления конструкционных элементов мебели применяются термопластичные материалы.
Полиэтилен. В производстве мебели применяют полиэтилен низкого давления. Такое название он получил по методу его производства в отличие от получаемого при среднем, или высоком давлении. Макромолекулы полиэтилена представляют собой цепи, состоящие в основном из звеньев этилена
- сн2 - сн2 -.
Структура полиэтилена низкого давления представляет собой малоразветвленные цепи в отличие от полиэтилена высокого давления. Этим обусловлены его более высокие кристалличность, прочность и плотность, стойкость к действию органических растворителей, хорошая окрашиваемость в различные цвета.
Полиэтилен - твердый материал, белого цвета. Для замедления старения в него вводят стабилизаторы (ароматические амины, сажу).
Применяют полиэтилен в основном для элементов и изделий детской мебели, деталей стульев, кресел, опирающихся на жесткий металлический каркас, различных емкостей, крепежной фурнитуры.
В США в настоящее время разработаны и выпускаются упрочненные сорта полиэтилена. Этим объясняется резко возросшее там за последние годы применение его в производстве мебели (в 1980г свыше 30 тыс. т).
Полипропилен. [СН3 - СН]n - продукт полимеризации пропилена
СН3
(СН3 - СH - СН2). Отличается от полиэтилена значительно большей механической прочностью и жесткостью. Химическая стойкость его аналогична химической стойкости полиэтилена.
Детали из полиэтилена имеют красивый внешний вид, легкие, стоимость его невысока.
Полипропилен характеризуется невысокой морозостойкостью, при температуре -5...-15°С он становится хрупким, что является недостатком при транспортировке деталей в зимних условиях. Кроме того, он в значительно большей степени, чем полиэтилен, окисляется кислородом воздуха при повышенных температурах.
Полипропилен применяется для изготовления ящиков, совмещенных блоков сидений и спинок стульев, различных емкостей, фурнитуры, погонажных деталей и др.
^ Полистирольные пластики. Полимеры и сополимеры стирола (полистирол, ударопрочный полистирол, АБС-пластик, пенополистирол) - наиболее распространенные пластмассы. В мебельной промышленности в основном применяют ударопрочный полистирол (УПС), АБС-пластик, пенополистирол (ППС).
Полистирол [ - СН2 - СН -]n - продукт полимеризации стирола
[СН2= CH(C6H5). Он представляет собой аморфный полимер с молекулярной массой 50 000...200 000. полистирол устойчив к действию химических реагентов, физиологически безвреден, но обладает относительно высокой склонностью к старению, невысокими теплостойкостью и ударной прочностью. Поэтому в мебельном производстве монолитный полистирол практически не применяется.
^ Ударопрочный полистирол - один из основных конструкционных материалов. Представляет собой смесь полистирола с синтетическим каучуком. Обладает относительно высокими твердостью, прочностью к ударным нагрузкам и сопротивлением на разрыв. Стоек к действию повышенной и отрицательной температуры в интервале от +65 до -40°С. Применяется для изготовления ящиков, погонажных элементов, крепежной фурнитуры и т.д.
АБС-пластики - тройные сополимеры на основе акрилонитрила, бутадиена и стирола. Тройные сополимеры имеют высокую поверхностную твердость, стойкость к истиранию и химическим воздействиям, низкую деформацию под постоянной нагрузкой, малый коэффициент термического расширения. Благодаря этим свойствам форма и размеры изделий мебели из АБС-пластиков не изменяются длительное время.
В России выпускается несколько марок АБС-пластиков. Для мебельной промышленности наибольший интерес представляют АБС-1 и АБС-2. АЬС-1 обладает наибольшей жесткостью, твердостью и наименьшей ползучестью. Рекомендуется в основном для изготовления несущих - элементов стульев, опор мебели и т.д. АЬС-2 характеризуется высоким показателем текучести и способностью к металлизации. Целесообразен для изготовления крупногабаритных деталей, стульев, детской мебели, фурнитуры, подлежащей металлизации и т.д.
Пенополистирол (суспензионный вспенивающийся - ПСВ) - продукт суспензионной полимеризации стирола в присутствии порообразователя изопентана. Представляет собой пенопласт, состоящий из ячеек, заполненных воздухом. Пенополистирол обладаем относительно высокими механической прочностью и твердостью поверхности при низкой кажущейся плотности (35 кг/куб. см), применяется для изготовления каркасов кресел, декоративных элементов.
Поливинилхлорид [СН2 - СНСl -]n получают полимеризацией ви-нилхлорида (СН2 - СНСl). Он представляет собой полимер с молекулярной массой 30 000... 150 000 и относится к аморфным полимерам, кристалличность не превышает 10%. Поливинилхлорид жесткий полимер, поэтому пластмассы на его основе получают путем совмещения его с пластификаторами (диоктилфталатом, дибутилфталатом и др.) и термической пластификации.
Поливинилхлорид, применяемый в мебельной промышленности, обладает относительно высокой механической прочностью, хорошо совмещается с другими материалами, химически стоек, устойчив к старению, не имеет запаха, безвреден, легко окрашивается. В настоящее время производство поливинилхлорида является самым крупнотоннажным в отечественной промышленности, он наиболее дешевый и наименее дефицитный полимерный материал. В мебельной промышленности используется для производства ящиков из погонажных профильных деталей, различных направляющих, раскладок, емкостей и т.д.
Полиамиды представляют собой гетероцепные полимеры, содержащие в основном цепи, регулярно повторяющиеся амидные группы -CO-NH-.
Полиамиды - твердые термопластичные полимеры, обладающие высокой температурой плавления. Молекулярная масса составляет 8 000 ... 25 000. Они обладают высокими прочностью при ударных нагрузках и изгибе, жесткостью, стойкостью к износу, твердостью поверхности, морозостойкостью. Для мебельной промышленности наибольший интерес представляют капрон и полиамиды 11-54 и 11-68. Применяются для изготовления мебельной фурнитуры, стяжек, полкодержателей, опор небольших размеров и других мелких деталей изделий, работающих под большими нагрузками. Полиамиды хорошо сочетаются с металлами, что используется при изготовлении фурнитуры из пластмасс и металла.
^ Жесткие пенополиуретаны на простых полиэфирах. Пенополиуретаны (ППУ) газонаполненные материалы па основе полиуретанов.
Полиуретаны - полимеры, содержащие в основной цепи уретановые группы NН - СО - О -. Получаются в результате реакции полимеризации полиизоцианатов с простыми или сложными полиэфирами, полиспиртами, содержащими в молекуле не менее двух гидроксильных групп, в присутствии катализаторов, эмульгаторов, вспенивающих агентов и других веществ. Для получения полиуретанов используют различные полиизоцианаты, наиболее часто толуилендиизоционат и гексаметилендиизоцианат. В качестве гидроксилсодержащих соединений используют низкомолекулярпые диолы (например, 1,4-бутандиол), простые полиэфиры (различные лапролы) и сложные полиэфиры (например, полиэтилен гликольадипинат).
Химизм образования пенополиуретана схематично сводится к следующему. При взаимодействии изоцианатов с гидроксилсодержащими олигомерами образуются уретановые звенья. При этом на концах растущих молекул находятся изоцианатные группы, которые способны вступать в реакцию с водой с образованием углекислого газа. Выделяющийся углекислый газ вспенивает композицию. В ряде случаев в нее вводят в качестве физического вспенивателя легкокипящую жидкость хладон (фреон). Реакция полимеризации начинается очень быстро после смешения компонентов (через 1 мин), при этом выделяется тепло, достаточное для вскипания хладона, что приводит к вспениванию материала. Отверждение завершается в среднем через 10-20мин.
Реакцию можно ускорить введением специальных катализаторов. При этом кинетика реакции должна быть такой, чтобы рост полимерных молекул и выделение газообразных продуктов обеспечивали образование прочной пены. Для стабилизации пены в композиции вводят эмульгаторы.
Плотность пенополиуретанов в основном зависит от соотношения количеств полиизоцианатов и полиэфиров, а также от количества вспенивающего агента.
Пенополиуретаны на простых полиэфирах по упругой деформации условно делятся на жесткие ППУ (напряжение сжатия при 50%-ной деформации более 0.1 5 MПa), интегральные (напряжением сжатия 0,15...0.01 MПa) и эластичные (напряжением сжатия менее 0,01 MПa).
Средняя молекулярная масса структурной единицы жесткого пенополиуретана 400.. .700. Жесткие пенополиуретаны на простых полиэфирах обладают высокой механической прочностью при небольшой массе, водостойкостью и стойкостью к действию растворителей.
При производстве мебели во многих высокоразвитых зарубежных странах применяют различные виды жесткого пенополиуретана - простые и структурированные (интегральные) для изготовления декоративных элементов, имитирующих резьбу по древесине, фасадных и других деталей мебели, каркасов кресел и диванов. В России жесткий пенополиуретан используют в настоящее время лишь для производства конструкционных деталей мягкой мебели и декоративных элементов, имитирующих резьбу по древесине.
Жесткие ППУ получают из двух жидких компонентов: А и Б, только другого состава. Компонент А содержит простые полиэфиры, катализатор, эмульгатор, вспенивающий агент. Последний поставляется отдельно и добавляется в компонент А непосредственно на производстве, что позволяет на месте изготавливать компонент с заданной способностью к вспениванию и соответственно обеспечивать наиболее рациональное использование сырья и получение материала требуемых физико-механических свойств. Компонент Б - полиизоционат.
В зависимости от исходных компонентов, рецептурного состава и параметров технологического процесса получают жесткий ППУ с различными кажущейся плотностью и физико-механическими показателями.
Следует различать кажущуюся плотность материала при свободном вспенивании и кажущуюся плотность при формировании в закрытой форме. Кажущаяся плотность при свободном вспенивании значительно ниже и соответствует минимально возможной плотности данного материала, тогда как плотность при формировании может изменяться в значительных пределах и зависит не только от состава и соотношения основных компонентов, но и от содержания вспенивающего агента, степени заполнения пресс-формы и других факторов. Для различных марок жесткого ППУ кажущаяся плотность формированных деталей может быть в пределах 30...700 кг/куб.см.
В таблице 1 приведены показатели физико-механических свойств некоторых марок жесткого ППУ отечественного и зарубежного производства.
^ Таблица I. Показатели основных свойств жесткого пенополиуретана
Отечественного Производство
Показатель производства Германии
1^ ШУ-3 Ш1У-ЗО5Л ППУ-ЗС SH-4031 S.H-4032
Кажущаяся плотность, кг/куб.см 140 100 50 45 37
Предел прочности при сжатии 1,4 0.8 2,0 0,38 0.26
в направлении вспенивания, MПa
Ударная вязкость кДж/кв.м. I ,0 - 0.6
не менее
Прочность пенополиуретанов больше в направлении подъема пены. Особенно ярко это выражено у формованных изделий, у которых предел прочности при сжатии в направлении подъема пены иногда в 2 раза больше, чем в перпендикулярном направлении. Предел прочности при сжатии материала одной и той же марки, как правило, возрастает с увеличением плотности. В этом случае он зависит от плотности молекулярной массы, приходящейся на узел разветвления полимера. Прочность жестких ППУ обусловливается рецептурным составом, влияющим на плотность сшивки уретанового полимера, образующегося при реакции полиизоцианатов и простых полиэфиров. Это подтверждают данные таблицы 1. Прочность на сжатие ППУ-ЗС плотностью 50 кг/куб.м выше, чем прочность на сжатие ППУ-3 плотностью 140 кг/куб.м.
Наряду с жесткими ППУ однородной пористой структуры выпускают и широко используют интегральные (структурные) пенополиуретаны (ИППУ) с более высокими физико-механическими свойствами.
Интегральные жесткие пенополиуретаны имеют так называемую сэндвич-структуру: пористый средний слой, уплотняющийся по направлению к поверхности, с монолитной поверхностной зоной. Интегральные пенополиуретаны характеризуются высокой твердостью, прочностью к механическим нагрузкам, упругостью.
На рис. 1 представлена зависимость плотности ИППУ (структурные зоны) 01 толщины материала. Сечение ///-///соответствует ячеистой структуре пенопласта, сечение //-//-- зоне с неравномерным распределением плотности, сечение /-/ - монолитной корке, имеющей (в зависимости от пресс-формы) гладкую или рельефную поверхность.
Плотность поверхностною слоя ИППУ обычно составляет 600... 1000 кт/куб.м, плотность сердцевины 50... 100 кг/куб.м. эти величины можно изменять в определенных пределах.
Рис 1. Зависимость плотности ИППУ от толщины.
^ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТМАСС
Изготовление деталей мебели из полимерных материалов осуществляется различными методами переработки: литьем под давлением, экструзией, прессованием, вакуум-формованием, беспрессовым методом, заливкой. Эти методы переработки применяются на предприятиях мебельной промышленности. Более подробно будет описан метод заливки, так как в отличие от других методов переработки готового полимерного материала в
детали мебели при его использовании в условиях мебельного предприятия фактически осуществляется синтез полимерного материала из компонентов с одновременным формированием деталей мебели.
^ ВСПЕНЕННЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Вспененные газонаполненные термопласты в настоящее время широко применяются в мебельном производстве, особенно за рубежом. Это обусловлено тем, что при применении газонаполненных материалов снижается материалоемкость изделий (до 30. ...50%) при сохранении достаточно высокой прочности и более низкой кажущейся плотности. Газонаполненные термопласты представляют собой вспененные композиции с плотной монолитной поверхностной коркой, обеспечивающей стабильную форму изделия, хорошими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.
Эти материалы относятся к так называемым частично вспененным структурным пенопластам с кажущейся плотностью выше 500 кг/куб.м и являются прекрасными заменителями монолитных пластмасс.
Вспененные термопласты широко применяются за рубежом для производства крупногабаритных деталей мебели и изделий методом литья под давлением.
Эти изделия легкие, обладают высокими показателями прочности и
влагонепроницаемости. Они имеют следующие преимущества перед изделиями из монолитных пластмасс: низкую кажущуюся плотность (500....
800 кг/'куб. м); отсутствие утяжек (даже у деталей с ребрами жесткости) и
внутренних напряжений, в результате чего в них не наблюдается коробление даже при запрессовке с закладными элементами; строгое соответствие
заданным размерам; высокая прочность на изгиб; возможность изготовления их с толстыми стенками (6,5 18 мм) и стенками переменной толщины; менее гладкая поверхность, чем у изделий из монолитных материалов
и потому в большей степени имитирующая текстуру древесин.
Впервые газообразователи начали вводить в термопласты для предотвращения утяжек при формировании пластмассовых изделий, так как было установлено, что вспенивание материалов позволяет точнее обеспечивать любую сложную форму изделий.
При производстве изделий из газонаполненных термопластов в сырье добавляются гозонаполнители (физические или химические). В то время как в США традиционно применяют физические газообразователи, в России и в Европе в основном используют химические вспениватели. В качестве физических вспенивателей применяют фторированные алифатические углероды (трихлорфторметан, дихлорфторметан и др.), низкокипящие жидкости (хладоны), углеводороды, азот и др.
Химические газообразователи могут быть неорганические и органические. Из неорганических предпочтителен бикарбонат натрия (NaHCO3), так как при его использовании не происходит изменения цвета изделий, тогда как большинство неорганических гозообразователей вызывает изменение цвет. Кроме того, он несколько лучше совмещается с органическими полимерами, чем, например, углекислый аммоний (NH4)2CО3
Из органических газообразователей наиболее распространены вещества на основе азодикарбонамида в виде порошка, пасты и маточной смеси (концентрата). Использование концентрата или пасты проще, так как при загрузке порошкообразных газообразователей происходит пыление. Кроме того, при хранении они частично разлагаются, что снижает их вспенивающую способность..
Химические газообразователи хорошо совмещаются с органическими полимерами, поэтому они равномерно распределяются в материале, не снижают физико-химические и эксплуатационные свойства материала и не повышают его токсичность. Разложение их происходит достаточно быстро в определенном ограниченном диапазоне температур и носит необратимый характер.
В России Черпореченское ПО «Корунд» выпускает газообразователи (порофоры) этого класса ЧХЗ-21 и ЧХЗ-21В (ТУ 6-03-408-76). Они представляют собой азодикарбонамид - трудногорючий нетоксичный порошок ярко-желтого цвета, различаются температурой разложения. Так, ЧХЗ-21 начинается разлагаться при температуре 198°С (максимальное газовыделение - при температуре 214°С), а ЧХЗ-21 В начинает разлагаться при температуре 202°С (максимальное газовыделение при температуре 221°С). Они разлагаются на азот, окись углерода и циануровую кислоту. Газообразователи, содержащие чистый азодикарбонамид, имеют существенные недостатки: неприятно пахнут, окрашивают пластмассы в желтоватый цвет, вызывают значительную коррозию пресс-форм, обусловленную образованием продуктов реакции материала (стали) пресс-формы и циануровой кислоты, возникающей при разложении азодикарбонамида. Поэтому, как правило, применяют модифицированные газообразователи на основе азодикарбонамида.
За рубежом (в Германии, Италии, Франции и др.) выпускают различные пасты и маточные смеси на основе азодикарбонамида. В России НПО «Полимер-синтез» разработал рецептуру концентратов для получения вспененных изделий литьем под давлением экструзией. Эти концентраты содержат так же как газообразователь ЧХЗ-21, добавки (эфиры фосфорной или фосфористой кислоты, перекись цинка, двуокись кремния и др.), устраняющие коррозийное действие продуктов разложения газообразователя.
Сначала при изготовлении вспененных пластмасс для вспенивания применяли полистирол. В настоящее время только небольшое количество термопластичных материалов не перерабатывается во вспененные пласт-
массы. Наибольшее промышленное применение находят полистирол. АБС - пластик, полиэтилен, полипропилен, полиамид, термопластичные полиэфиры и поликарбонат. Используются, как правило, литьевые марки термопластов с высоким индексом расплава.
Литьевая композиция содержит так же, как термопласт и газообразо-ватель, активаторы разложения, вещества, регулирующие равномерность и величину ячеек, пигменты.
В качестве активаторов разложения порофора для композиций, содержащих различные термопласты, применяют различные соединения. Так, в полиэтилен низкой плотности добавляют окись и стеарат цинка, при этом температура начала разложения порофора снижается со 190 до 160°С. добавка в композицию, содержащею АБС-пластик, бикарбоната натрия и лимонной кислоты приводит к увеличению объема выделяющихся газообразных продуктов и активизации прироста числа зародышей порообразования. Введение небольших количеств эмульгаторов стабилизирует ячейки пенопласта, а небольших количеств смазок дибутилфталата, диоктилфталата, вазелинового масла и др. облегчает процесс образования пор.
Состав композиции для получения изделий из вспененных термопластов подбирают, исходя не только из основного компонента - полимера, но и с учетом конфигурации изделия и требований, предъявляемых к ним в процессе эксплуатации.
Обычно композиции готовят путем механического смешивания сухих компонентов (гранулированного полимера с порошком газообразователя и другими добавками). Для обеспечения налипания порошка газообразователя на гранулы полимера добавляют смазки, которые предотвращают также выделение пыли при перемешивании композиции.
При изготовлении деталей мебели с монолитной гонкой оболочкой и
ячеистой сердцевиной с кажущейся плотностью, составляющей примерно
60.. ,.70% плотности монолитного термопласта, концентрация порофора в
композиции составляет 0,75 3%.
Изготовление деталей и изделий мебели из вспененных термопластов производят методом литья под давлением, реже экструзией. Технологический процесс включает четыре операции: пластификацию и дозирование, вспрыскивание, вспенивание в пресс-форме и охлаждение.
Пластификация, как при переработке монолитных термопластов, осуществляется в термопластовтоматах с червячной пластификацией. В зависимости от вида используемого газообразователя она проводится в диапазоне температур 150.. .230°С., несмотря на наличие газообразователя, при запертом игольчатом растворе сопла вследствие возникающего напора вспенивания не происходит. Давление впрыска подается после полной пластификации материала при запертом сопле. Благодаря этому расплав, находящийся перед червяком сжимается. При открытии гидравлического игольчатого затвора сопла расплав быстро (в течение 1с) впрыскивается в
пресс-форму. При этом получаются изделия с низкой кажущейся плотностью и хорошим качеством поверхности.
В процессе впрыскивания композиции пресс-форма заполняется примерно на 70...80% своего объема. Окончательное заполнение формы осуществляется за счет вспенивания, поэтому удельные давления, применяемые для литья, ниже, чем при изготовлении монолитных материалов.
Отвод тепла, содержащегося во вспененной пластмассе, производится путем охлаждения пресс-формы. Изделие извлекается тогда, когда его внешний слой затвердевает до такой степени, при которой давление газообразователя, содержащегося в среднем слое, не может привести к деформации.
Детали из вспененных композиций охлаждаются медленнее, чем из монолитного материала. Время, необходимое для упрочнения поверхностного слоя, тем больше, чем больше содержание газообразователя, так как при этом выше внутреннее давление. Требуемое время охлаждения зависит также от вида применяемого термопласта, формы изделия, толщины его стенок, интенсивности охлаждения пресс-формы.
Изделия со стенками большой толщиной (больше 12 мм) можно не до конца охлаждать в формах. Для повышения производительности оборудования их извлекают, когда прочность поверхностного слоя может противостоять внутреннему давлению и охлаждают окунанием в ванну с холодной водой.
^ Литьевые машины, применяемые для производства изделий из вспененных термопластов, имеют следующие особенности: специальный узел впрыска, обеспечивающий высокую скорость впрыска (4...6 тыс. куб.см/с); облегченную оснастку, так как не требуются большие усилия запирания пресс-форм (не более 10 МПа); игольчатый затвор самозапирающегося сопла, предотвращающий вытекание и предварительное вспенивание композиции; устройство для облегчения быстрого охлаждения пресс-форм; увеличенное отношение длины червяка к диаметру, так как необходима зона предпластификации и сжатия, предупреждающих вспенивание композиции до впрыска ее в форму.
Специальные литьевые машины для изготовления изделий из вспененных термопластов производят рядом зарубежных фирм: «Баттен-фильд». «Сигмаг», «Краус Маффат» (Германия), «Триульци» (Италия), ICI (Великобритания) и др.
Выпускаются высокопроизводительные машины для одно- и многокомпонентного литья под давлением. Машины для однокомпонентного литья производятся в двух модификациях: для литья под низким давлением и для литья пол высоким давлением. Наиболее широко применяются машины для литья под низким давлением, на которых можно получать крупногабаритные изделия. На рисунке 1 , 6, в, г, д. представлены изделия из вспененного полистирола, изготовленные на машинах «Структомат ST» фирмы «Баттенфельд».
Особые требования предъявляются к конструкции литниковой системы пресс-форм. При переработке вспенивающихся композиций необходима высокая скорость впрыска расплава, поэтому необходимы короткие литниковые каналы увеличенного диаметра (не менее 3 мм). Для формирования изделий небольших размеров рекомендуется располагать литниковый канал в центре изделия, при формировании более крупных изделий применяется горячеканальная система из нескольких литников в зависимости от габарита изделия. При этом сечение центрального и разводящих каналов должно быть одинаковым, что обеспечивает максимальную однородность изделия по плотности.
Высокая скорость впрыска может быть обеспечена при эффективном удалении (вентилировании) воздуха из пресс-формы, поэтому должны быть предусмотрены вентиляционные каналы, через которые из пресс-формы за время впрыска удаляется не менее 60.. .80% содержащегося в ней воздуха.
Пресс-формы целесообразно изготовлять из алюминия или его сплавов, обладающих высокой по сравнению со сталью теплопроводностью. Это обеспечивает наиболее быстрое охлаждение пресс-формы и таким образом повышение производительности оборудования, так как формируемые изделия из вспененных термопластов по сравнению с изделиями из монолитных материалов имеют большую толщин и меньшую теплопроводность. Кроме того, продукты разложения порофора способны коррозировать сталь, поэтому стальные формы необходимо хромировать, а алюминий и его сплавы хорошо противостоят коррозии.
Длительность цикла при формировании вспененных термопластов выше, чем при переработке монолитных материалов, примерно в 1,5....2 раза, что обусловлено в основном увеличением времени охлаждения пресс-формы и зависит от вида применяемого термопласта, количества вводимого порофора и толщины стенки изделия.
При литье вспененных термопластов червяк должен оставаться в переднем положении до тех пор, пока не образуется монолитная оболочка изделия, в противном случае за счет внутреннего давления газа, образующегося при разложении порофора, может происходить вспучивание при преждевременном отводе шнека.
Сравнительные физико-механические и теплофизические свойства некоторых термопластов и полученных на их основе вспененных материалов приведены в табл.2.
Вспененные термопласты перерабатывают методами литья и экструзии с применением специального оборудования и оснастки.
На стандартных литьевых машинах можно получать изделия из вспененных термопластов с кажущейся плотностью 0,7. ...0,8 г/ куб. см при
условии, что толщина стенок изделия будет не менее 3...4 мм, отношение пути течения расплава к толщине стенок не более 40 и конфигурация изделия не слишком сложная.
НПО «Полимерсинтез» (г. Владимир) разработаны рецептуры вспенивающихся композиций на основе полистирола для переработки на серийно выпускаемом литьевом оборудовании. Разработана технология получения декоративных элементов из вспененного полистирола, имитирующих резьбу по древесине на серийных термопластовтоматах, такие изделия могут применяться взамен декоративных элементов из жесткого пенопо-лиуретана, причем себестоимость элементов из BПC примерно в 7 раз меньше, чем из жесткого ППУ.
Проводятся работы по применению различных газообразователей при получении вспененных термопластов. Так, в НПО «Пластик» совместно с фирмой «Баттенфельд» проведены работы по переработке на машине «Структомат 2000/90» полистирола, его производных и различных полиэфиров с применением в качестве газообразователя хладона (физического газообразователя). Па этих машинах получают изделия из вспененных композиций с использованием химических газообразователей. Получены положительные результаты.
Таблица 2.
^ Сравнительная характеристика монолитных и вспененных материалов
Полиэтилен высокого давления ИР-2 г/10 мин
Полиэтилен г/10 мин ИР-4
Показатель
Монолит-ный
Вспен-ный
Монолитный
Вспен-ный
Монолит-ный
Вспен-ный
Монолит-ный
Вспенный
Кажущаяся плотность, кг/куб.см
918
620
915
675
910
733
1050
767
Удел прочности при растяжении, мПа
12,5
8
26
9
26,5
18,3
40,6
18
Относительное удлинение при разрыве, %
350
215
280
150
204
10
20
5
Модуль упругости при растяжении, мПа
420
310
950
780
1020
696
1710
1290
Удел прочности при изгибе, мПа
12,5
7,6
28
17
40,2
30,4
59,3
18
Удельная ударная вязкость, Дж/кв.см
-
-
-
-
50
32,6
55
25
Средняя удельная теплоёмкость, 1*100/20 в паровой фазе, ккал/кг*град
-
-
-
-
0,605
0,409
-
-
Теплопроводность, ккал/м*ч*град
-
-
-
-
0,276
0,148
-
-
Температуропроводность, С/ч
-
-
-
-
0,620
0,180
-
-
Полипропилен ИР-l г/10 мин
Сополимер
АБС-2 ИР-20 г/10 мин
Для производства профильно-погонажных деталей из вспененных пластмасс наиболее рациональным является метод экструзии, не требующий дорогостоящей оснастки. Сущность его заключается в следующем. Композиция, содержащая полимер и газообразователь, загружается в цилиндр и под действием вращающегося червяка уплотняется, перемешается по цилиндру экструдера, нагревается и размягчается. При достижении температуры разложения порофора происходит выделение газа, который частично растворяется в расплаве под действием давления в экструдере, частично распределяется в нем в виде пузырьков. При выходе через головку давление в композиции попадает растворенный газ начинает образовывать новые пузырьки. Вес пузырьки газа, содержащегося в композиции, начинают быстро увеличиваться в размерах, и происходит вспенивание композиции.
Для получения изделий с мелкоячеистой равномерной текстурой в композицию вводят путем механического смешивания инициаторы вспенивания, в качестве которых применяют специальные добавки в количестве 1... .4%. инициаторы вспенивания могут быть жидкими (спирты, новолачные смолы и т.д.), высоковязкими (ударопрочный или эмульсионный полистирол) и мелкодисперсными минеральными веществами (тальк, алюминиевая пудра, лимонная кислота. Процесс производства погонажных элементов из вспененных пластмасс регулируется в основном по длительности пребывания расплава в зоне термического разложения порофора и температуре в головке.
При экструзии вспененных термопластов в цилиндре экструдера имеются три зоны: 1) разогрева материала до температуры газообразования: 2) газообразования; 3) растворения и диспергирования газа в расплаве полимера. В зависимости от перерабатываемого материала и применяемых режимов размеры этих зон различны.
При экструзионной переработке вспененных материалов необходимо соблюдать следующие основные условия: давление в начале зоны газооб-
разования должно быть достаточным, чтобы не допустить выделения образующихся газов через загрузочное устройство экструдера, а в зоне газообразования - в пределах 4....5 мПа; высокие давления от начала зоны газообразования до головки, чтобы предотвратить преждевременное вспенивание материала; червяк экструдера должен быть короткокомпрессионным со степенью компрессии не менее трех; конструкция головки должна обеспечивать равномерное давление на формируемый материал; длина выходного приспособления должна быть минимальной; температура на выходе 2О...ЗО°С ниже температуры расплава в зоне формирования.
При экструзионном методе вспенивания можно полностью автоматизировать процесс непрерывного получения погонажных изделий любого профиля, различной плотности. Регулирование плотности производят путем изменения содержания профона в композиции давления или температуры в головке, длительности пребывания расплава в экструдере.
Механические показатели вспененных пластмасс зависят в основном от вида полимерной основы и структуры материала (открыто- или закры-топористая), размера газовых ячеек и толщины их полимерных стенок. Эти параметры обусловливают величину кажущейся плотности материала, которая может колебаться в интервале 0,02....0,9 г/куб.м. Вспененные пластмассы с кажущейся плотностью 0,5....0,9 г/куб. содержат менее 50% газовой фазы. При увеличении кажущейся плотности повышаются их прочностные и упругие характеристики.
НПО «Полимерсинтез» разработана технология получения профиля стенки ящика сечением 4,5 кв.см методом экструзии из вспененной композиции на основе поливинилхлорида (ПВХ) с добавлением 0,18....0,25 мас. ч. порофора (ЧХЗ-21) и других целевых добавок на оборудовании, используемом для экструзии монолитного профила. Экономия ПВХ составляет 25...30%.
Выпуск погонажных профильных деталей из вспененных пластмасс организован на Ml 1ФО «Мосфурнитура», ВПО «Центромебель», что позволило снизить расход материалов в среднем на 30% и получив экономический эффект 0.1 тыс.р. на 1 тыс. пог. м профиля.
^ НАПОЛНЕННЫЕ ПЕН
еще рефераты
Еще работы по разное
Реферат по разное
Назва реферату: Марксистські погляди на політику та державний устрій Розділ
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Розділ: Реклама Класифікація реклами
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Влияние физических упражнений на мышцы
17 Сентября 2013
Реферат по разное
На деятельность предприятия
17 Сентября 2013