Изготовление изделий методом литья под давлением. Одним из ос­новных методов изготовления изделий из полиолефинов (полиэтилена ВД, НД, полипропилена и их сополимеров) является литье под дав­лением.

Литье под давлением — это процесс переработки термопластичных материалов, при котором полимер нагревается до размягчения (до вяз-

Котекучего состояния) в матери­альном цилиндре и затем под дей­ствием давления, которое созда­ется поршнем или червяком лить­евой машины, впрыскивается че­рез узкое отверстие (сопло) по литниковым каналам через впуск в холодную или подогретую фор­му, заполняет се и затвердевает. Готовое изделие извлекается при разъеме формы с помощью вы­талкивателей. Формы могут быть различной степени сложности в зависимости от конфигурации из­делия и числа гнезд (рис. 1).

Полиэтилен хорошо перера­батывается в изделия на обычных литьевых машинах (рис. 2).

Высокая текучесть материа­ла обеспечивает хорошее заполне­ние формы, небольшую длитель­ность цикла литья и позволяет работать при относительно низких удель­ных давлениях (порядка 800—1000 кг/см2) с впускными каналами не­большого сечения. Температура литья зависит от вязкости (молекуляр­ного веса) применяемого материала и размеров литниковых каналов. 34

Для предотвращения чрезмерного затекания материала в зазоры не­обходимо, чтобы обе половинки формы были тщательно подогнаны друг к другу, а давление замыкания формы было больше давления литья.

При охлаждении полиэтилена усадка со­ставляет 3%, поэтому пресс-форма во время охлаждения должна по­стоянно пополняться материалом для ком­пенсации уменьшающе­гося объема [2]. Это до­стигается непрерывным давлением, оказывае­мым на материал до окончания цикла литья.

В случае образова­ния в изделиях воздуш­ных пузырей, а также различных дефектов, вызванных усадочными явлениями, следует увеличить выдержку при охлаждении, повы­сить температуру литья и удельное давление, а материал впрыскивать в пресс-форму, нагре­тую до 50—60° С.

Для полиэтилена НД, так же как и для полиэтилена ВД, метод литья под давлением является одним из ос­новных методов пере­работки его в изделия.

Кроме литья под давлением большое применение нашел ме­тод изготовления изде­лий экструзией.

Наиболее важным показателем, позволяющим отнести полиэтилен к той или иной марке, является характеристическая вязкость, опреде­
ляемая в растворе декалина при 135° С в среде азота, свободного от примесей.

Величине характеристической вязкости соответствуют определенные значения средневесового молекулярного веса полиэтилена низкого дав­ления (табл. 3).

Важной характеристикой является индекс расплава (см. ч. II).

Изготовление изделий из полиолефинов методом экструзии. Экструзией называется процесс переработки термопластичных ма­териалов, при котором полимер размягча­ется, гомогенизируется, уплотняется и не­прерывно выдавливается через оформляю­щую головку экструзионной машины, ко­торая придает изделию нужный профиль. В зависимости от сечения формующего от­верстия можно получать изделия в виде лис­тов, пленок, стержней, труб, уголков и т. п.

Экструзионная машина (рис. 3) пред­ставляет собой горизонтальную цилиндри­ческую камеру с загрузочным бункером, внутри которой вращается шнек. В конце цилиндрической камеры устанавливают обо­греваемую головку, в которой выдавливаемый шнеком материал оформ­ляется в изделие нужного профиля. .

Экструзионные машины отличаются числом шнеков, их длиной и диаметром, глубиной и шагом нарезки, заходностью, конструкцией го­ловки.

Увеличение числа шнеков от одного до трех позволяет увеличить производительность и улучшить гомогенизацию композиции. Длина шнеков в таких машинах неодинакова, так же как и характер нарезки. Наиболее удачным является такое"расположение шнеков, когда два из них осуществляют смешение, гомогенизацию и подачу на третий шнек, осуществляющий сжатие и выдавливание в головку.

Сжатие характеризуют коэффициентом сжатия К, который пред­ставляет собой отношение количества материала, заключенного между двумя нарезками в начале (а) и в конце шнека (B): K. = ajb.

Уменьшение глубины нарезки или шага шнека усиливает сжатие и увеличивает уплотнение материа­ла на выходе, что обеспечивает вы­сокое качество изделия.

Головки экструзионных машин по направлению потока расплава делятся на прямоточные и угловые, а по форме щели — на кольцевые и плоскощелевые (рис. 4, 5, 6, 7, 8).

Размеры кольцевого отверстия регулируются изменением положе­ния дорна относительно мундштука в направлении потока. Размеры кольцевого отверстия можно регули­ровать также формующими кольца­ми дорна и мундштука или одним лишь кольцом мундштука.

В плоскощелевых головках (рис. 4 и 6) размер щели между подвиж­ной и неподвижной губками (рис. 4)

Либо между двумя подвижными губками (рис. 6, 1) изменяется с по­мощью регулировочных болтов. Головка, изображенная на рис. 6, угло­вая, материал направляется в щель из канала 2.

Головки с кольцевой щелью применяют для изготовления труб, шлангов и рукавов (рис. 5, 7, 8), из которых путем раздувания получают

1 — формующие губки; 2 — Канал; '3 — болт регулировоч­ный

Рис. 7. Головка к экструдеру для изготовления ру - Рис. 8. Головка к экструдеру

Кавов и труб: угловая кольцевая:

1 мундштук; 2 — кольцо мундштука; 3 — дорн; 4— / — мундштук; 2 — дорнодержатель;

Дорнодержатель; 5 — формующая часть дорна; 6 — регу- 3 — дорн; 4 — регулируемое кольцо лировочный болт; 7 — болт дорнодержателя; 8 — цилиндр мундштука; 5 — рукав машины; 9 — сетки и решетки

Пленочный материал (рис. 9). Головки с плоской щелью используют для изготовления пленок и листов.

Стержни изготавливают с помощью головки с отверстием в дорне. 'Облицовку проводов производят на угловых головках (провод пропу­скают в отверстие в дорне (рис. 10)).

В цилиндре должен быть дифференцированный по зонам обогрев (электрический или жидким теплоносителем). В зоне загрузки необхо­димо охлаждение. Зона перехода нагре­вается. Червяк не следует ни нагре­вать, ни охлаждать. Его длина должна составлять 15—20D (здесь D — диа­метр шнека).

Рекомендуются однозаходные шне­ки с уменьшающейся глубиной нарез­ки, постоянным шагом и максимальным коэффициентом сжатия 4:1. Между червяком и головкой ставят много­слойный фильтр (набор сеток) для удаления пузырьков воздуха и нерас - плавившихся частиц, а также для пре­вращения вращательного движения в поступательное.

Температура должна повышаться от бункера к головке, причем температура головки должна быть выше, чем температура зоны сжатия цилиндра.

Экструзия, так же как и литье под давлением, широко применяется для изготовления изделий из полиэтилена, полипропилена и других тер­мопластов. Кроме изготовления изделий экструзионный метод исполь­зуется также для гранулирования термопластичных материалов (поли­этилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида и др.).

Профилированные изделия могут быть получены непрерывным или периодическим методами. В первом случае экструзия производится на шнековых, а во втором случае — на поршневых экструзионных машинах. Для изготовления профилированных изделий из полиэтилена применя­ются главным образом шнековые экструзионные машины непрерывцого действия (шнек-машины).

Методом экструзии можно перерабатывать полипропилен, полиэти­лен как высокого, так и низкого давления и их сополимеры. Однако надо иметь в виду, что при экструзии в отличие от литья под давлением

Ъ9

И прессования оформленное изделие отвердевает вне камеры формова­ния. В результате этого форма изделия после выдавливания из мунд­штука экструзионной машины при остывании на воздухе может подвер­гаться значительным изменениям. Это обстоятельство определяет спо­соб приема изделий, который зависит от его конфигурации. Прием изделия осуществляется различными способами: охлаждением на ка­ландрах (пленка, ли^т, см. рис. 3), на охлаждаемой столе, в насадке сжатым воздухом (трубы), в охлаждающей ванне, в нескольких ваннах с последовательно понижающейся температурой (прозрачные пленки и т. д., рис. 11).