Горячее прессование поликарбоната
Горячее прессование. Плиты и пленки из поликарбоната вследствие эластичности и высокой термостойкости можно применять для горячего прессования и получать тонкостенные изделия.
Стоимость изделий, получаемых этим методом, примерно в 2 раза выше стоимости изделий, изготовленных литьем под давлением. Однако расходы на оборудование при горячем формовании невелики, а производительность его высока, поэтому стоимость изделий получается довольно низкой. Этот метод за счет низкой стоимости форм рентабелен при выпуске малосерийной продукции. Кроме того, он позволяет быстро изготавливать модели и одновременно производить большое число изделий при применении многогнездных форм. Важным преимуществом горячего прессования является малая продолжительность цикла.
Применяются различные методы горячего прессования: формование раздувом без формы, механическое формование, формование под давлением негативное, вакуумформование, негативное формование, позитивное формование, негативное формование с механическим растягиванием листа. Из этих методов наиболее широкое применение нашло вакуумформование.
Формы, используемые при горячем прессовании поликарбоната, изготавливают из стали или алюминиевых сплавов. Они должны быть стабильны в размерах, иметь гладкую поверхность и высокую механическую прочность. Применяют также формы из гипса, эпоксидных смол, наполненных металлическим порошком, фенольных смол, армированных стекловолокном, а также из твердых пород дерева с эпоксидным или полиуретановым покрытием.
В процессе формования листа из поликарбоната происходит усадка материала от 0,6 до 0,8%. Эту усадку можно уменьшить, нагревая формы до температуры, не превышающей 145°С. Обычно нагревание форм не обязательно, однако при изготовлении изделий большой высоты или формуемых на пуансоне, целесообразно нагревать форму до 90-120°С. Поверхность изделий, изготовленных в нагретых формах, получается очень хорошего качества.
Диаметры вакуумных каналов формы зависят от тол-шины формуемого материала. Чем тоньше пленка, тем меньше сечение должны иметь вакуумные каналы. При формовании поликарбоната диаметры вакуумных каналов не должны превышать 5-10~4 м, во избежание появления на поверхности изделий неровностей в виде складок. Размеры каналов следует выбирать так, чтобы можно было всасывать воздух с достаточной скоростью.
Поликарбонат легко подается горячему прессованию как негативным, так и позитивным методами. В процессе формования происходит, однако, утончение стенок изделий.
До начала формования листы и пленки из поликарбоната следует тщательно высушить, чтобы предотвратить появление пузырей в формованных изделиях. Для этого пригоден термостат с циркуляцией воздуха, нагретого до 125 °С.
Высушенный поликарбонат вынимают из термостата непосредственно перед началом формования. Это дает возможность сократить продолжительность цикла. Вследствие электризуемое поликарбоната удаление пыли с поверхности листов и пленки обычными методами затруднено. Наилучшие результаты получаются при обдувании ионизированным воздухом или при использовании антистатиков.
Листы из поликарбоната можно формовать в интервале температур от 170 до 205 °С (предпочтительно при 180°С). Оборудование для формования должно быть снабжено нагревателями. Применение зональных нагревателей дает лучшие результаты, чем ИК-излучателей, обогревающих только верхнюю поверхность формуемых листов.
При высоких температурах (200-205 °С) получаются изделия с очень хорошей поверхностью, но слишком тонкими стенками. При более низких температурах (170- 175 °С) стенки имеют удовлетворительную толщину, но при этом можно получать изделия только небольших размеров. Степень изгиба обогреваемых листов поликарбоната практически не зависит от толщины материала и может быть указателем температуры листа. Вследствие быстрого охлаждения цикл формования поликарбонатных изделий непродолжителен. Скорость горячего формования составляет примерно от 2,5 до 25 см/с [14].
Изделия можно подвергать механической обработке.
Механическая обработка
Для механической обработки поликарбонатов используют обычное оборудование, применяемое для обработки металла и дерева [17, с. 223]. Заготовки из поликарбоната можно точить, сверлить, фрезеровать, склеивать, штамповать, пилить, полировать и вырезать по шаблону.
Детали из поликарбоната можно соединять между собой или с другими материалами (металлы, дерево, резина, полимеры) с помощью болтов, клепки, склеивания, сварки плавлением, сварки давлением.
Наилучший метод соединения конструктивных элементов из поликарбоната в производственных условиях- это соединение заклепками. Чаще всего применяются металлические заклепки, хотя можно использовать заклепки из поликарбонатов, если их диаметр не превышает 3-10~3 м. Клепку следует проводить с предварительным нагреванием соединяемых концов или с помощью нагретой заклепочной обжимки.
Поликарбонат можно соединять с помощью болтов. Отверстия в соединяемых деталях, если это возможно, следует выполнять в процессе формования, так как сверление отверстий влечет за собой ослабление материала. Распределение напряжений в соединениях такого типа неравномерно, так как напряжения концентрируются на небольших участках.
Отверстия должны быть заключены во вкладки, изготовленные из спиралевидной проволоки, которые вкручиваются в резьбовое отверстие или в металлические вкладки формы, обеспечивая прочное соединение вкладки с поликарбонатом. Отверстия в поликарбонате можно нарезать метчиком или в процессе формования помещением в форме стержня с резьбой.
Склеивание. Поликарбонат можно склеивать с различными материалами. Для соединения деталей из поликарбоната используют растворители. Для соединения поликарбоната с другими материалами (деревом, сталью, резиной, другими полимерами) применяют клеи.
Существует несколько типов соединений, рекомендуемых при склеивании поликарбоната. Соединения встык применяются при склеивании растворителями, а соединение внахлестку — при соединении с помощью клеев. Более сложные соединения являются комбинацией соединений внахлестку и встык, благодаря чему обеспечивается большая прочность шва.
В качестве растворителей для швов, рекомендуемых для склеивания поликарбоната чаще всего применяют метиленхлорид и этил-хлорид или их смесь, причем содержание этилхлорида в смеси не должно превышать 40%, чтобы испарение растворителя из шва не продолжалось слишком долго.
Для склеивания поликарбонатной пленки применяют смесь растворителей и разбавителей (например, 25 вес. ч. этилацетата, 50 вес. ч. толуола, 25 вес. ч. метиленхлори-да) [1, с. 297]. Смесь эта хорошо и быстро склеивает пленку. После сушки в течение 24 ч при комнатной температуре прочность клеевого шва полосы пленки толщиной 3-10~2 м, шириной 2-10~2 м и нахлестке поверхностью 2-10~4 м составляла 7,8-105 Па, что приблизительно соответствует прочности на разрыв неклееной пленки тех же размеров.
Иногда для склеивания используют растворы поликарбоната в метиленхлориде. Концентрация поликарбоната в растворе не должна превышать 1-8%. При используемых при склеивании поликарбоната больших концентрациях трудно получить шов, не содержащий пузырей.
При склеивании растворителями смачивают одну или обе соединяемые поверхности. Склеивание облегчается при применении специальных форм в виде негатива соединяемых поверхностей, изготовленных из металла или дерева. Формы опускают в ванну с растворителями, затем их вынимают, прижимают склеиваемые поверхности к увлажненным формам и выдерживают в течение 3-5 с. После этого детали помещают в зажимы так, чтобы соединяемые поверхности находились друг против друга в течение нескольких секунд. За это время происходит испарение большей части растворителя. Затем детали соединяют так, чтобы их поверхности плотно прилегали друг к другу. Для того чтобы растворитель мог улетучиться, не следует слишком сильно сжимать детали в течение первых 10-20 с. По истечении этого времени детали помещают в специальный зажим и постепенно сжимают, увеличивая давление до 2,9-105-9,8-105 Па в зависимости от размера поверхности соединяемых деталей. Время сжатия деталей равно 3-5 мин. При применении метиленхлорида соединение деталей с достаточной прочностью достигается через 24-48 ч сушки при комнатной температуре.
Если детали склеивают растворами поликарбоната или другими растворителями, сушка продолжается от нескольких суток до нескольких недель.
Поликарбонат можно так же склеивать и с другими полимерами, если они растворяются в тех же растворителях. С помощью растворителей можно приклеить поликарбонатную пленку к поверхности гальванизованных или покрытых слоем окислов металлов. Бумагу или ткань склеивают с поликарбонатом после насыщения их 1 — 5%-ным раствори поликарбоната в метиленхлориде.
Прочное склеивание поликарбоната достигается при применении клеев, не содержащих растворителей, например эпоксидных. При склеивании поликарбоната с металлами целесообразно применять эпоксидные клеи, отверждающиеся при комнатной температуре. При повышенных температурах разность в термических коэффициентах расширения обоих материалов вызывает появление напряжений, которые могут привести к растрескиванию шва и уменьшению прочности.
Клеи, используемые для склеивания поликарбоната, не требуют, как правило, отверждения при повышенных температурах. Силиконовые и полисульфидные клеи позволяют склеивать поликарбонат со многими материалами, при этом достигается очень прочное склеивание. Такие клеевые швы могут работать при температуре от -70 до 200 СС. Для склеивания поликарбонатов используют также полиамидные клеи в виде расплавов. Нагретый расплав клея образует шов большой прочности уже через несколько секунд. Прочность шва значительно уменьшается при температуре <-20 и >100°С. Эти клеи склонны также к «холодному течению» под действием длительных нагрузок при комнатной температуре. Неопреновые и полиизобутиленовые клеи рекомендуется применять в тех случаях, когда склеенные детали работают при комнатной температуре и под действием небольших нагрузок.
7582 всего просмотров, 0 просмотров за сегодня
