Порожні і об'ємні вироби з термопластів - каністри, бочки, бутлі, флакони, іграшки і т. П. - найчастіше отримують методом роздувне формування. Виробництво виробів цим методом здійснюється в дві стадії: спочатку отримують трубну заготовку з температурою трохи нижче температури плавлення, яку потім роздувають стисненим повітрям. В основі цієї технології лежить використання не тільки пластичної, а й переважно високоеластичної деформації.
Залежно від обраного способу отримання заготовки розрізняють два методи роздувне формування: екструзійний і литтєвий.
Екструзійний метод роздувне формування. за допомогою екструдера формується заготовка у вигляді трубки (рукава), яка потім надходить в форму, в якій відбувається процес формування виробу за рахунок створення всередині заготовки підвищеного тиску повітря.
Завдяки великій продуктивності і високому рівню автоматизації цей метод є в даний час основним способом формування порожнистих виробів і, в результаті ряду удосконалень, дозволяє отримувати вироби об'ємом від одиниць мілілітрів до кількох десятків і навіть сотень літрів.
Технологічний процес отримання виробів методом екструзійно-видувного формування складається з наступних операцій:
гомогенізація розплаву і видавлювання рукавної заготовки;
роздувши заготовки у формі і формування виробу;
охолодження вироби та скасування позначення форми;
остаточна обробка готових виробів.
Для виготовлення порожнистих виробів застосовуються, як правило, екструдери порівняно невеликих розмірів, з діаметром шнека 50-90 мм. Оскільки опір головки порівняно невелика, а основною вимогою є одержання розплаву з високою однорідністю, довжина шнека не перевищує 15 - 18 D. Розплавлений і гомогенізований в екструдері матеріал видавлюється з головки вниз у вигляді трубчастої заготовки, яка потрапляє в відкриту до цього моменту форму. Після того, як довжина заготовки досягне необхідної величини, напівформи змикаються, затискаючи нижній і верхній краю заготовки своїми бортами. При цьому відбувається зварювання нижнього кінця заготовки та оформлення отвору на її верхньому кінці (або навпаки). Після змикання форми в неї через Дорн або ніпель подається стиснене повітря, під дією якого розм'якшений матеріал рукава приймає конфігурацію внутрішньої порожнини форми.
Формування заготовки є найважливішою операцією, яка багато в чому визначає властивості і якості готового виробу. Вступник в мундштук розплав повинен бути гомогенним, мати постійну температуру по всьому периметру заготовки і видавлюватиметься рівномірно (без пульсації). При отриманні виробів, що мають в перетині форму прямокутника, еліпса і т. П. А також виробів складної конфігурації, перетин формуючої щілини роблять неоднаковим: ділянки заготовки, які роздуваються більше, повинні мати велику товщину. Слід мати на увазі, що видавлюється заготовка має велику товщину, ніж перетин формуючого зазору внаслідок так званого «розбухання» екструдата, що носить релаксаційний характер. Розбухання екструдата визначається геометрією формуючого каналу, швидкістю видавлювання заготівлі і в значній мірі може бути враховано на стадії вибору технологом формуючого інструмента. В цілому, розбухання рукава зменшується зі збільшенням довжини каналу в голівці, зростанням температури розплаву. При збільшенні швидкості видавлювання заготівлі розбухання зростає. Зміна товщини стінки заготовки в результаті розтягування можна зменшити за рахунок зниження температури розплаву.
При формуванні довгастих і довгих виробів було відзначено, що через витягування пластичної заготовки під дією власної ваги товщина стінок верхньої частини виробу виявляється меншою, ніж нижній частині.
Різнотовщинність заготовки залежить від швидкості видавлювання розплаву, його в'язкості і ваги заготовки. Зазвичай формування заготовки ведуть при мінімально можливій температурі розплаву і високій швидкості екструзії. Мінімальна разнотолщинность досягається при коефіцієнті роздування 3-3,5.
Залежно від конструкції вироби і формуючого інструмента подача стисненого повітря для формування виробу може проводитися через Дорн (зверху), через спеціальний ніпель (знизу) або через порожнисту голку (рис. 1). Останній спосіб застосовується головним чином при виробництві замкнених виробів (без отвору), так як формуючий отвір в цьому випадку дуже мало і затягується після видалення голки розігрітим матеріалом.
Мал. 1. Варіанти подачі стисненого повітря зверху (I), знизу (II), через Дуттьовий голку (III):
а - змикання напівформи; б - роздування заготовки та охолодження вироби; в - розмикання форм і з'їм вироби
Стадія роздування заготовки починається після змикання полуформ і защемлення частини контуру майбутнього виробу прес-кантами форми; одночасно трубчаста заготовка відділяється від формуючої головки. Роздувши заготовки спочатку носить «вільний» характер - зміна товщини відбувається досить рівномірно, і що роздувається рукав має форму «бульбашки». Потім розширює заготівля стикається з формою і охолоджується. На якість виробу на цій стадії процесу формування головним чином впливають тиск повітря і температура заготовки. Зі збільшенням тиску поліпшується якість поверхні, знижується жолоблення, зменшується час охолодження.
Стадія охолодження починається з моменту контакту заготовки з поверхнею охолоджувальної форми і закінчується після охолодження найбільш товстих ділянок вироби, що примикають до горловини або днища. Передчасне витяг виробів супроводжується розм'якшенням сусідніх з горловиною ділянок і їх незворотних деформуванням.
Основним фактором на цій стадії є температура форми. Вона не тільки відбивається на якості готових виробів, а й визначає продуктивність процесу, так як охолодження становить від 50 до 75% часу циклу формування. Тому використовують інтенсивне охолодження форм різними холодоагентами, подачу в порожнину вироби охолодженого повітря, водяного туману, рідкого азоту і вуглекислоти. Час охолодження можна скоротити зниженням температури розплаву (може супроводжуватися погіршенням якості поверхні готових виробів) і підвищенням тиску повітря, що сприяє поліпшенню тепловіддачі від вироби до стінки форми. Після охолодження вироби форма розкривається, готовий виріб витягується і направляється на остаточну обробку (видалення припливів, зняття задирок і т. П.).
Крім екструдера технологічна схема включає також механізм переміщення, роз'єму і змикання форми з гідравлічним або пневматичним приводом (рис. 2).
Так як процес формування розпадається на дві нерівні за тривалістю стадії: коротку стадію видавлювання заготівлі і тривалу - формування та охолодження вироби, то для підвищення продуктивності більшість установок виконується або багатопозиційними, з декількома формами (рис. 3), або забезпечується дво- і більш канальної формуючої головкою, іноді з декількома мундштуками на кожному з каналів.
Виробництво виробів методом екструзії з роздуванням супроводжується утворенням значної кількості відходів (до 35%). Велика їх частина цілком придатна для повторного переробки на тих же установках після переведення їх в гранули. При цьому кількість додаються до свіжого сировини відходів не повинно перевищувати 30 - 40%.
Литний метод роздувне формування призів будуть заготовки методом лиття під тиском.
В цьому випадку розплав з циліндра термопластавтомата впорскується в ливарні форми і трубчаста заготовка оформляється в зазорі між стінками форми і внутрішнім порожнистим сердечником. Заготівлі може бути надана необхідна форма, причому горловина, ручки, необхідні припливи на зовнішній поверхні оформляються відразу при литті. Після закінчення процесу лиття форма розмикається, і сердечник разом з гарячою заготівлею переміщається в іншу форму, де після змикання полуформ здійснюється процес роздування за рахунок подачі стисненого повітря у внутрішню порожнину. При цьому розмір виробу збільшується, а товщина стінок зменшується. Так як геометрична форма заготовки задається заздалегідь, цей метод дозволяє отримувати складні по конфігурації вироби, вироби з рівномірною товщиною стінок і необхідним співвідношенням товщини стінок в різних його частинах.
Найбільшого поширення набув інший варіант цієї технології, коли стадії виливки заготовки та її роздування розділені. Заготівля, звана преформою, відливається в багатогніздна формі на термопластавтомате і повністю охолоджується. Роздувши заготовки здійснюється повітрям на спеціальному агрегаті після її попереднього розігріву, з подальшим охолодженням у формі.
Цим методом виробляються пляшки для всіляких безалкогольних напоїв, мінеральної води і т. П. Поділ стадій формування заготовки та її роздування (як правило, у споживача) дозволяє досягти високої продуктивності при виготовленні як заготовок, так і готових виробів.
Виготовлення пустотілих виробів роздуванням дозволяє зменшити товщину їх стінки, скорочує витрату дорогого полімерного матеріалу внаслідок відсутності прес-кантів і припливів, збільшує міцність і покращує зовнішній вигляд продукції.
Недолік виробів, виготовлених цим методом, в тому, що всі вироби мають здатність необоротно втрачати свою форму при підвищенні температури вище температури розм'якшення, що накладає обмеження на температурний інтервал їх експлуатації.
За матеріалами журналу "Полімерні матеріали"
Редакція оплачує на договірній основі
технічні статті, маркетингові звіти, рецептури, огляди ринку
і іншу галузеву інформацію та права не її розміщення
Повне або часткове використання будь-яких матеріалів, розміщених на Plastinfo.ru,
в ЗМІ, друкованих виданнях, маркетингових звітах, дозволяється тільки за умови посилання
на «Plastinfo.ru» і в деяких випадках вимагає письмового дозволу ТОВ Пластінфо