Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Состав, свойства и способы производства пластизолей. Методы переработки пластизолей в изделия.






Пластизоли (полимерные пасты) созданы для переработки плохо растворимых и нестойких при нагревании полимеров, обладают высокой текучестью при больших напряжениях сдвига и невысоких температурах, что позволяет изготовлять изделия сложной формы. Из-за очень высокой вязкости и полной нетекучести при низких напряжениях сдвига изделия не теряют своей формы до затвердевания. Отформованные изделия подвергают желатинизации (гелеобразованию) путем нагревания, при котором они затвердевают во всем объеме без нарушения однородности системы. Пластизоли получают из полимеров и органических жидкостей, в которых эти полимеры не набухают при комнатной температуре, но набухают при нагревании. При хранении паст с низкой жизнеспособностью идет частичная желатинизация, которая приводит к росту вязкости, потере текучести и способности к переработке. Из множества известных паст (табл.2.16) только пасты на основе ПВХ нашли промышленное применение.

При суспензионной полимеризации винилхлорида может образоваться полимер, состоящий из индивидуальных глобулярных частиц со средним диаметром 1-3 мкм и мономодальным их распределением по размеру или из неоднородных пористых комков неправильной формы. Пластизоли из ПВХ первого морфологического типа обладают малой вязкостью и высокой жизнеспособностью (до 6 мес). Частицы эмульсионного латекса при сушке распылением спекаются в агломераты в виде полых сфер диаметром 5-70 мкм и их осколки (ценосферы) или в компактные сферические комки (пленосферы). В ценосферах частицы сплавлены прочно, а в пленосферах - распадаются при нагревании, что облегчает желатинизацию пластизоля. С повышением температуры сушки эмульсионного ПВХ уменьшается его набухание в пластификаторах при хранении пластизоля, но большие размеры частиц являются причиной их быстрой седиментации, что снижает жизнеспособность паст до 6-8 недель. На свойства пластизолей влияют остатки эмульгаторов и электролитов, вводимых для придания буферных свойств, и соды, которую добавляют в латекс для термостабилизации, а также влажность высушенных распылением частиц полимера.

Пластизоли ПВХ обычно содержат 40-150% смесей первичных и вторичных пластификаторов, разбавители или загустители. Эффективно снижают вязкость летучие разбавители, а пасты с большим их количеством называются органозолями. Разновидность их – ригизоли с уменьшенным (менее 30%) содержанием пластификаторов и небольшим количеством органических растворителей, способные перерабатываться по обычной пластизольной технологии и при этом давать жесткие изделия. При повышении температуры пластификатор медленно проникает в полимер, увеличивая размеры его частиц и разрушая агломераты до первичных частиц. В зависимости от прочности распад агломератов начинается при комнатной или повышенной температуре. По мере увеличения температуры до 80-100 о С вязкость пластизоля сильно растет, свободный пластификатор исчезает, набухшие зерна полимера соприкасаются (стадия преджелатинизации), а материал выглядит однородным, но с низкими механическими свойствами. При температуре желатинизации поверхности набухших первичных частиц сплавляются с образованием однородного тела - пластифицированного ПВХ с высокими механическими характеристиками. Товарные пластизоли имеют высокую жизнеспособность (2-6 мес), позволяющую транспортировать их для переработки на большие расстояния. Технические пластизоли имеют жизнеспособность 2-6 нед и перерабатываются на месте изготовления в искусственную кожу. Пластизоли с повышенной вязкостью, содержащие дистеарат алюминия и другие гелеобразователи, называются пластигелями и способны сохранять приданную им форму без желатинизации.

Существуют два способа производства пластизолей. Одностадийный процесс осуществляют в турбосмесителе при разрежении, вращении мешалки с частотой 800-1800 об/мин и охлаждении водой до 26-28 о С в течение 15-30 мин и используют для переработки суспензионный ПВХ с глобулярными частицами. Крупнодисперсные компоненты предварительно измельчают в среде пластификатора на краскотерке. Чаще всего применяют краскотерочные машины с тремя валками 1, расположенными горизонтально, наклонно или вертикально (рис.2.59). В направлении движения пасты последующий валок вращается быстрее предыдущего, при диаметре 300-400 мм частота вращения наиболее быстроходного не превышает 300 об/мин, а соотношение их частот вращения 1: 2: 4 или 1: 3: 9. Паста из загрузочной коробки 2 поступает к щелевому зазору между первыми двумя валками, которые захватывают ее и продавливают через зазор, при этом валок с большей частотой вращения снимает пасту с валка, вращающегося медленнее, и подает ее к зазору между этим валком и следующим. С последнего валка паста снимается ножом 3 и по специальному приспособлению (фартуку) направляется в дежу. Для достижения хорошего перетира операцию повторяют, уменьшая зазоры между валками с помощью винтовых или гидравлических прижимов, или используют машины с пятью или восьмью валками. Многостадийный процесс используют при получении пластизолей на основе эмульсионного и комков суспензионного ПВХ: перемешивают в тихоходном смесителе, а полученную высоковязкую массу гомогенизируют на трехвалковых краскотерках с охлаждаемыми валками. Пластизоль вакуумируют для удаления воздуха при перемешивании в планетарных смесителях со съемной чашей и выдерживают для созревания в любой емкости 2-24 ч при комнатной температуре.

Методы переработки пластизолей в изделия - макание, заливка, ротационное формование, экструзия, распыление и шпредингование. Макание включает операции погружения модели или изделия в ванну с пластизолем, извлечения ее из ванны и нагрева до 170-180 о С. Модель или изделие может иметь комнатную температуру или быть нагрето до 80-180 о С. В последнем случае за одно окунание можно получить изделие толщиной 0, 5-3 мм, а ванну рекомендуется охлаждать при периодическом осторожном перемешивании материала, чтобы его температура не поднималась выше 25 о С. Так перерабатывают пластизоли низкой и средней вязкости, которые текут при достаточно больших напряжениях, оставаясь твердыми при малых напряжениях сдвига, и с высокой жизнеспособностью для длительного пребывания в ванне. Маканием получают перчатки, пипетки, втулки и прокладки, наносят антикоррозионные легкоснимаемые покрытия на запасные части машин и инструменты. Изделия из металлов плакируют пластизолем, содержащим адгезив. Покрытия из пластизоля предотвращают разлетание осколков при взрыве стеклянных флаконов с аэрозолями.

Заливка в открытые формы или с выливанием («обратное макание»)- методы переработки пластизолей низкой или средней вязкости с псевдопластичным или близким к ньютоновскому характером течения. Формы для заливки штампуют из алюминия или получают гальваническим методом из слоев серебра, никеля и меди. Открытые формы заливают на конвейере, лента которого проходит через заливочную машину, а затем печь и участок охлаждения. Способ пригоден для производства монолитных изделий. Иногда используют закрытые формы, в которые пластизоль подают под давлением через узкое отверстие. При заливке выливанием пластизоль помещают в предварительно нагретую до 80-100 о С форму, где выдерживают некоторое время, достаточное для образования пленки пристенным слоем материала. После этого избыток жидкого пластизоля сливают, а форму с прилипшей к ней пленкой помещают в печь для желатинизации. Готовое изделие после частичного охлаждения легко удаляется из формы. Этим методом изготовляют емкости, сапоги и другие полые изделия.

Ротационным формованием, которое впервые было применено в США в 50-х годах 20-го века, изготовляют детские игрушки, манекены, поплавки, шприцы, канистры, баки объемом до 1000 л и другие полые изделия. Для этого дозированную по объему или массе порцию пластизоля или порошка термопласта загружают в полую металлическую форму, которую герметично закрывают и приводят во вращение в одной или в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Одновременно нагревают форму в печи таким образом, чтобы полимер набух в пластификаторе (паста) или расплавился (порошок) и равномерно распределился по ее внутренней поверхности с образованием монолитного покрытия, удерживаемого центробежными силами и адгезией. После желатинизации пластизоля форму охлаждают в специальной камере, останавливают, открывают и извлекают из нее изделие, которое легко отделяется от холодной поверхности.

Установки для ротационного формования (непрерывного и периоди-ческого действия) состоят из последовательно расположенных рабочих мест: стола для загрузки и разгрузки форм, туннельной печи с входными и выходными дверцами и охлаждающей камеры. Подвижная часть установки для двухосного вращения форм состоит из карусели, на которой закреплены шпиндели (рис.2.60), представляющие собой конструкцию из внутреннего и наружного полых валов с приводом. Внутренний вал 1 вращает формы 5 с частотой до 32 об/мин в вертикальной плоскости, а наружный вал 2 через систему конических шестерен 4 – с частотой до 12 об/мин в горизонтальной плоскости. На площадках 3 карусели, оснащенной тремя шпинделями, устанавливают от 1 до 48 форм, а карусель через определенный промежуток времени поворачивается на 120 о. При этом один шпиндель попадает на стол для извлечения готового изделия и заполнения формы материалом, другой находится в печи, а третий в это же время – в охлаждающей камере.

Существуют и другие конструкции установок. В многошпиндельных установках в печи одновременно находятся несколько форм, что позволяет увеличить длительность нагрева или производительность установки. Иногда стол для замыкания и заполнения форм, печь, охлаждающую камеру и стол для извлечения готовых изделий располагают по вершинам прямоугольника, а шпиндели перемещаются между ними по рольгангу или другим устройствам. В установках маятникового типа шпиндель с формами совершает качательное движение между печью и охлаждающей камерой, а стол для загрузки и разгрузки форм находится между ними. Формы нагревают в печи горячим воздухом (при толщине изделий до 15 мм), в газовом пламени, ИК-лучами (для форм простой конструкции) или расплавами солей KNO 3 и NaNO 3 с температурой плавления 300 о С. Охлаждающие камеры оборудуют душами, подающими на формы холодную воду, и периодически открывающимися и закрывающимися дверцами. Иногда формы охлаждают на оборудованной душами открытой площадке. На одношнековых установках иногда печи и охлаждающие камеры убирают, а формы оснащают рубашками, в которые для обогрева подают теплоноситель, а для охлаждения – холодную воду или минеральное масло. Возможна также подача воды или холодного влажного воздуха непосредственно внутрь формы, если изделие имеет отверстия. Формыиз литого алюминия применяют для изделий сложной конфигурации или с линией разъема более чем в одной плоскости, а жесткие сварные формы из листовой стали - для крупногабаритных изделий с невысоким качеством поверхности простой конфигурации. Небольшие формы для малогабаритных изделий с высоким качеством поверхности изготовляют из сплава меди с никелем. Формы могут оснащаться патрубком для удаления летучих веществ из формующей полости, а закрытые формы - загрузочным устройством с пружинным клапаном игольчатого типа. Внутреннюю поверхность форм обрабатывают по высокому классу точности, т.к. от нее зависит качество поверхности ихготовляемых изделий. Ротационное формование имеет ряд преимуществ перед другими методами изготовления полых изделий – экструзионно-раздувным формованием и литьем под давлением: высокая экономичность, простота изготовления крупногабаритных и многослойных изделий и изделий с постоянной толщиной стенок, отсутствие отходов материала и внутренних напряжений в готовых изделиях. Основной недостаток метода – длительность процесса.

Экструзией пластизолей получают изоляцию для проводов и эластичные профили. При медленной экструзии со скоростью сдвига 10-100 сек -1 перерабатывают пластизоли с вязкостью 150-180 пз, а при увеличении скорости сдвига до 1000-10000 сек -1 - пластизоли с вязкостью 200-250 пз и пластигели. Применяют специальные экструдеры с удлиненным шнеком, снабженным мелкой нарезкой, а процесс ведут при температуре цилиндра около 150 о С и на выходе из мундштука – около 180 о С. Самопроизвольное вытекание пасты предотвращает сетка, установленная перед мундштуком.

Распылением пластизолей наносят покрытия, защищающие днище кузова автомобиля от коррозии и истирания, а также для изоляции от шума. Пластизоли с вязкостью, уменьшающейся от 10000 до 110 пз с ростом скорости сдвига от 0, 1 до 150 сек -1, перерабатывают пневмонасосами со степенью сжатия 24: 1 через пистолет безвоздушного распыления. На этом же оборудовании пластизоли можно шприцевать через пистолет на сварные швы для их герметизации в виде жгута, который желатинизируют при 130-140 о С. Распыляют также пластизоли в постоянном электрическом поле высокого напряжения. При таком способе распыления частицы пластизоля попадают в зону коронирующего отрицательного электрода, приобретают заряд и под действием сил электрического поля осаждаются на противоположно заряженном электроде, роль которого выполняет покрываемое изделие, что значительно снижает потери материала на рассеивание в воздухе.

Шпредингование – основной способ изготовления искусственной кожи, заключающийся в намазывании пластизоля (как и клея резиновой смеси) на движущуюся тканевую ленту ножом или мажущим валиком.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.