Лекция №18 Технологические операции процесса литья под давлением термопластов

После заполнения формы расплавом происходит его охлаждение под давлением, в результате чего увеличивается плотность и уменьшается объем, занимаемый полимером. Вследствие уменьшения объема через литники в форму продолжает поступать дополнительная порция расплава и давление в ней поддерживается постоянным. Таким образом, после окончания операции впрыска наступает некоторое равновесие давлений в цилиндре машины и в формующей полости, и течение переходит в медленное дополнительное нагнетание расплава (подпитку); последняя компенсирует уменьшение объема полимера в форме при его охлаждении (то есть способствует снижению усадки). Таким образом, осуществление подпитки является первым способом снижения усадочных явлений.

Выдержка под давлением обычно продолжается до тех пор, пока расплав в центральной части впускного литника не охладится ниже температуры текучести.

Выдержка под давлением компенсирует усадочные процессы, происходящие в форме, и зависит от размеров литника, температуры расплава и формы, а также от теплофизических свойств полимера. Выдержка под давлением целесообразна до тех пор, пока полимер в формующей полости находится в расплаве.

При продолжительной подпитке на расплав при его охлаждении в форме действуют напряжения сдвига, возрастает степень ориентации макромолекул и увеличивается анизотропия свойств изделия. Для предотвращения этого целесообразно:

1) заполнить форму расплавом;

2) уплотнить его под высоким давлением;

3) перекрыть литниковые каналы и прекратить подпитку.

В этом случае течение расплава в форме прекращается и в результате релаксационных процессов происходит дезориентация макромолекул. Такой процесс можно осуществить при использовании литников с небольшой глубиной или мундштуков с запорным клапаном. Однако в этом случае невозможно проводить подпитку, поэтому для уменьшения усадки необходимо создавать в форме максимально высокое давление, которое обеспечит предельное уплотнение материала (второй способ снижения усадочных явлений).

5. Охлаждение изделия

Фактически охлаждение расплава начинается сразу после впрыска расплава, однако как отдельная технологическая операция охлаждение задается с помощью реле времени по окончании выдержки под давлением. Таким образом, выдержка при охлаждении необходима для окончательного затвердевания расплава полимера и достижения определенной конструкционной жесткости изделий, исключающей их деформацию при извлечении из формы.

Температура полимера перед размыканием формы должна быть такой, чтобы при извлечении изделия не произошло его коробления или разрушения.

Поскольку охлаждение происходит со всех сторон, то на поверхности формующей полости образуется твердый слой полимера, который в дальнейшем препятствует изменению объема. Если изделие имеет различную толщину стенок, то после охлаждения степень ориентации будет различной, и это вызовет появление остаточных напряжений. Коробление возможно и у изделий, не имеющих разнотолщинности стенок в результате их неравномерного охлаждения.

В этом случае коробления происходит из-за последующей усадки неравномерно охлажденных участков изделия. Так, при литье в форму, которая имеет различную температуру плит, в изделии после извлечения происходят неравномерные усадочные процессы, и оно изгибается в сторону поверхности, которая была более нагретой. Это объясняется тем, что линейные размеры более нагретой поверхности изделия при охлаждении изменяются сильнее, чем у менее нагретой поверхности.

Таким образом, конструкция охлаждающих каналов формы должна обеспечивать равномерное температурное поле.

Характеристикой степени кристалличности является величина, называемая полупериодом кристаллизации t_0,5 – время, необходимое для достижения степени кристалличности 50%. Эта величина сильно изменяется в зависимости от строения полимера. У таких полимеров, как полистирол, полиэтилентерефталат, имеющих высокое значение t_0,5, при медленном охлаждении преобладает развитая кристаллическая структура, а при быстром охлаждении – аморфная. Такие полимеры, как полиэтилен и полипропилен, менее чувствительны к скорости охлаждения, так как имеют малый полупериод кристаллизации, поэтому даже при очень низкой температуре формы успевают закристаллизоваться и их трудно получить в аморфной фазе.

После окончания операции охлаждения происходит раскрытие формы.