Усадка изделий из термореактивных материалов

Лекция № 6 Усадка изделий из пластмасс

Под усадкой понимают уменьшение размеров изделия при охлаждении от температуры переработки до комнатной.

Она обусловлена термическим сжатием материала при охлаждении и изменением его структуры. О величине усадки, вызванной термическим сжатием пластмассы, можно судить по коэффици­енту линейного расширения: чем выше его значения, тем боль­ше усадка материала. Усадочные явления в ряде случаев явля­ются нежелательными, так как могут быть причиной коробле­ния изделий, а при наличии металлической арматуры в изделиях может наблюдаться их растрескивание.

Величина усадки зависит от физико-химических свойств, количества и природы наполнителя, свойств связующего, темпратурного режима, применяемого при изготовлении изделия, от содержания влаги в материале, от характера течения материала при формовании.

Усадка изделий из термореактивных материалов

Усадка термореактов обусловлена переходом материала из вязко-текучего состояния в твердое за счет реакций ПК

Величина усадки зависит от содержания влаги, вносимой в пресс-материал с наполнителем или связующим, Она вносится в материал с наполнителями на стадии приготовления материала при вальцевом методе приготовления пресс-порошков или со связующим при водоэмульсионном способе. Кроме того, влага вносится за счет поглощения воды из атмосферы в силу гигроскопичности материала, при хранении и транспортировке.

Усадка зависит так же от природы связующего и напол­нителя, их соотношения в композиции, наличия летучих, а также от давления и температуры переработки. Чем больше в материале наполнителя, тем меньше усадка.

С повышением удельного давления и температуры прессования усадка увели­чивается. Это объясняется тем, что термический коэффициент изменения линейных размеров изделия больше, чем у стали, поэтому при охлаждении линейные размеры детали изменяются в большей степени, чем линейные размеры пресс-формы.

Чем выше текучесть материала, тем больше величина усадки при одинаковых условиях прессования.

Усадка изделия уменьшается с увеличением времени предварительного подогре­ва пресс-материала. Чем больше время подогрева, тем больше удаляется из пресс-материала влаги и летучих.

Величина усадки зависит от метода изготовления изделия. Выявлено, что усадка при литьевом формовании фенопластов с органическим порошкообразным наполнителем в среднем в 1,5-2 раза больше, чем при прямом или компрессионном прессовании.

Для порошкообразных материалов с минеральным наполнителем не установлена разница в усадках на образцах, которые получены различным способом. Помимо этого, для этих материалов усадка почти не зависит от направления литниковых каналов, в то время как для волокнистых фенопластов с древесными и другими органическими наполнителями это очень важно. Усадка фенопласта содержащего древесную муку, обычно в направлении вдоль литья превышает усадку в перпендикулярном направлении.

Влияние усадки от направления литья

1 – вдоль литья, 2 – в перпендикулярном направлении

Усадка существенно зависит от времени отверждения и температуры прессования материала (рис. 2.15). Влияние времени выдержки на величину усадки сказывается до тех пор, пока изделие не становится полностью отвержденным. При дальнейшем увеличении времени выдержки усадка остается без изменений.

Влияние температуры прессования на усадку изделия:

1 – вдоль литья, 2 – в перпендикулярном направлении

Увеличение усадки в зависимости от температуры прессования объясняется тем, что термический коэффициент линейного расширения размеров у пресс-материалов больше, чем у стали. Поэтому при охлаждении линейные размеры деталей уменьшаются в большей степени, чем у ПФ.

На величину усадки оказывает большое влияние время предварительного нагрева в поле токов высокой частоты. Чем продолжительнее подогрев, тем легче удаляется влага и легколетучие материалы, и именно поэтому усадка уменьшается.

Влияние времени предварительного нагрева на усадку изделия:

1 – вдоль литья, 2 – в перпендикулярном направлении

Усадка определяется в соответствии с ГОСТом на материал.

На практике различают действительную и расчетную усадку.

Для определения расчетной усадки прессуют по три стандартных бруска в специальной пресс-форме при со­ответствующих технологических параметрах.

Усадку определяют, сравнивая размеры эталонных образ­цов в виде бруска размерами (120±2)´(15±0,5)´(10±0,2) мм с размерами оформляющих частей формы.

Поскольку различные пресс-материалы перерабатываются при разных режимах, то необходимо строго соблюдать соответ­ствие температуры, давления и времени выдержки материалов в форме требованиям соответствующих ГОСТов. В частности, для фенопласта типа О температура прессования дол­жна быть 185±5 °C, фенопласта типа Э – 155±5 °С, аминопласта КФА 1 и КФА 2 – 145±3 °C, пресс-материала МФБ 1 – 160±5 °С и пресс-материалов типа МФВ – 165±5 °C. Удельное давление прессования должно составлять 29,5±4,9 МПа (300±50 кгс/см²) для вышеназванных феноплас­тов и пресс-материалов типа МФВ, а при прессовании аминопластов типа КФА и МФБ – 39,2±4,9 МПа (400±50 кгс/см²). Время выдержки в пресс-форме фенопласта типа О – 6 мин, мате­риалов типа Э и КФА 2 – 10 мин. Для пресс-материалов на ос­нове фенолоформальдегидных олигомеров рекомендуется применять предварительный подогрев в поле токов высокой частоты.

После прессования образцы извлекают из пресс-формы и охлаждают до комнатной температуры, помещая их под груз во избежание коробления. До измерения образцы хранят при 23±2 °С и относительной влажности 50±5 %. По истечении 16 ч после прессования (но не позднее 72 ч для реактопластов и 24 ч для термопластов) с помощью штангенциркуля замеряют с точностью ±0,02 мм длину отформованных брусков и оформляющей части формы. Перед определением длины образцы помещают на гладкую металлическую или стеклянную поверхность для обнаружения де­формаций и прогибов. Образцы с такими дефектами для испытания не применяют.

Рекомендуется не реже одного раза в месяц проводить контрольные измерения размера оформляющей полости пресс-формы.

Под действительной усадкой понимают истинную усадку материала, относительную величину которой выражают как процентное отношение между размером пресс-формы при температуре формования L₂ и изделия при комнатной температуре L₁.

В технологии используется расчетная усадка, которая определяется из соотношения:

где – линейный размер оформляющей полости пресс-формы при температуре 20±5 °С.

– линейный размер отформованного изделия при температуре 20±5 °С.

За результат испытания принимают среднее арифметичес­кое значение результатов всех определений показателя усад­ки.

Измерения размеров проводится при комнатной температуре с точностью до 0,01 мм в интервале времени от 16 до 24 ч, после формования изделия из термопласта и до 72 ч – при формовании изделий из реактопласта.

Вследствие действия различных факторов усадка не постоянная, она колеблется. Поэтому на точность изготовления изделия влияет не столько величина усадки, сколько ее колебания. Именно колебания усадки являются тем фактором, который трудно учесть и компенсировать при изготовлении пресс-формы и на стадии формования изделия. Поэтому изготовление пластмассовых изделий с большой степенью точности является важной задачей. Первая представляет собой разницу между раз­мерами пресс-формы при температуре прессования и изделия при комнатной температуре, а вторая соответствует разнице между размерами пресс-формы и изделия при комнатной темпе­ратуре. Расчётную усадку учитывают при конструировании из­делий и пресс-форм. В среднем расчётная усадка составляет 0,6–1 % для пресс-порошков фенопластов, содержащих в качествe наполнителя древесную муку, и 0,4–0,65 % для пресс-порошков, содержащих минеральный наполнитель (коэффициенты линейного расширения этих материалов соответственно равны (4,5–7,0)´10^-5 и (0,7–3,0)´10^-5). Усадка аминопласта не превышает 0,7–0,8 %, пресс-материала АГ-4 – 0,15 %, волокнита – 0,3–0,6 %, винипласта – 0,1–0,6 %, полиэтилена – 1–3 %, полиамидов – 1–2 % и фторопластов – 4–7 %.

Усадка изделий из термопластичных материалов также изменяется от технологических параметров.

Процесс переработки термопластов не сопровождается химическими реакциями, а при переработке происходит переход полимера в результате нагревания или охлаждения из одного физического состояния в другое.

Усадка зависит от

· плотности расплава полимера

· степени кристалличности (неоднородности в кристаллической структуре и дефектов)

· ориентации расплава при течении.

Усадка у термопластов повышается с ростом температуры литья и уменьшается с увеличением давления (за счет увеличения плотности).

Поиск по сайту: