2.Методичні вказівки до вивчення властивостей пластмас

2.1.Загальні вказівки по вибору матеріалу для деталей із пластмас

Пластмаси, як конструкційний матеріал, знаходять широке використання у виробництві деталей електронних апаратів. Це пояснюється цілим рядом експлуатаційних та технологічних властивостей, вигідно відрізняючих їх від металевих матеріалів.

При виборі матеріалу для виготовлення пластмасової деталі визначальну роль відіграють його експлуатаційні властивості, тобто фізико-механічні, діелектричні, частотні, теплофізичні та ін. Найбільш повно експлуатаційні та технологічні властивості пластичних мас представлені в довідниках, які разом з відповідними стандартами повинні бути основною літературою при виборі матеріалу для деталей із пластмас при курсовому проектуванні [2, 3, 4].

2.2.Технологічні властивості

В залежності від зміни властивостей при підвищенні температури пластмаси поділяються на два види: термопластичні пластмаси (термопласти) та термореактивні пластмаси (реактопласти).

Термопласти – це група матеріалів, які під дією теплоти підвищують свої пластичні властивості і переходять з твердого стану в рідкоплинний, а при охолодженні - у твердий стан і т.д.

Реактопласти – це група матеріалів, які набувають властивості рідкоплинності лише при першому нагріванні. Під дією високих температур та в результаті хімічних реакцій вони переходять у твердий стан і назавжди втрачають здатність до переходу в пластичний або рідкоплинний стан.

Реактопласти об’єднуються в клас пластмас, у яких стійкість форми (затвердіння) відбувається в результаті реакції полімеризації. Реакція полімеризації може визиватися різними факторами:

• температурою;

• хімічним реагентом (наприклад, епоксидні смоли);

• під дією світла (фотополімери);

• радіації;

• ультразвуку та ін.

На продуктивність процесів формоутворення та якість виробів з пластмас значно впливають наступні основні технологічні властивості вихідних матеріалів: плинність, швидкість затвердіння, усадка, таблетованість, ущільнювання, температура пресування, тиск пресування та ін.

Плинність – це властивість полімерного матеріалу при температурі та тиску пресування заповнювати робочу порожнину форми. Для реактопластів умовна міра плинності – довжина стержня, отримувана пресуванням в прес-формі Рашига з таблетки масою 7.5г при температурі 150ºС, тиску 29 МПа та тривалості витримки 3 хвилини. Для термопластів плинність визначається масою матеріалу, який витікає з прес-форми Рашига в секунду (мг/с) при пресуванні таблетки масою 12г при температурі 150ºС, тиску 58 МПа. Плинність безпосередньо впливає на якість виробу.

Швидкість затвердіння – це відношення часу, необхідного для переходу відпресованого матеріалу з рідкоплинного стану у твердий, до його товщини (вимірюється в хвилинах на 1мм товщини). Знаючи швидкість затвердіння даної марки матеріалу та найбільшу товщину стінки відпресованої деталі, вираховують час витримки пресованої деталі під тиском при операції пресування.

Усадкою називається відносне зменшення розмірів виробів з пластмас у порівнянні з відповідними розмірами формоутворюючої порожнини форми при температурі 20ºС. Усадка обумовлена стисненням матеріалу при охолоджуванні та збільшенні його щільності внаслідок видалення летючих компонентів. Вона обов’язково враховується при проектуванні форми.

Кількісно усадка характеризується коефіцієнтом усадки:

де а, в – відповідно розміри формоутворюючі порожнини форми та розміри виробу при температурі 20ºС.

Таблетованість – це здатність прес-матеріалу формуватися в тверду таблетку при температурі, яка нижче температури пресування деталі.

Тиск пресування – це тиск, при якому відбувається процес затвердіння прес-матеріалу в формі під тиском.

Таблиця 2.1.

№ п/п	Марка материалу	Наповню- вач	Питома вага відпресованого виробу, кг/м3	Питомий об′єм, дм3/кг
				Таблетований	Нетаблетований
1	2	3	4	5	6
1	Фенопласти: ГОСТ 5689-82 03-010-02	Органічний	1400	1.1	2.2
2	І2-330-02	-//-	1400	1.0	2.8
3	Сп3-342-02	-//-	1400	1.0	2.2
4	Ж3-010-62	Мінеральн.	1850	0.9	1.35
5	Вх2-090-69	Мінеральн. та органіч.	1600	0.9	1.4
6	У1-301-07	Органічний	1450	-	-
7	І3-340-65	Мінеральн.	1950	-	-
8	К-114-35		1900	-	-
9	Вх3-090-14	Органічний	1500	-	-
10	Ж1-010-40	Мінеральн.	1750	-	-
11	Ж2-040-60	Органічний та мінер.	1750	-	-
12	Ж2-010-60		1750	-	-
13	Амінопласти: ГОСТ 9359-82 Класа А	Органічний	1450	-	-
14	Класа В	Органічний та мінер.	1450	-	-
15	АГ-4В ГОСТ 20437-75	Скловолокно путане	1800	-	-
16	АГ-4С ГОСТ 20437-75		1800	-	-

Коефіцієнт ущільнення прес-матеріалу		Коефіцієнт усадки		Тиск пресування, МПа		Температура пресування ,˚С		Швидкість затвердіння хв/мм
Таблетований	Нетаблетований	Пряме пресування	Литьєве пресування	Пряме пресування	Литьєве пресування	З попереднім розігріванням	Без попереднього розігріву	З розігріванням	Без розігрівання
7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
-	-	0.008	0.01	20-35	40-70	175-185	150-160	0.8	1.2
-	-	0.008	0.01	20-35	40-70	145-165	150-160	1.5	2.0
-	-	0.007	0.009	20-35	40-70	180-190	160-170	0.7	1.0
-	-	0.005	0.007	20-45	50-80	170-180	150-170	1.0	1.5
-	-	0.006	0.008	25-40	50-80	160-170	160-170	1.0	1.5
3.0	5.5	0.004	0.006	40-55	70-100	160-170	150-160	0.6	1.0
1.5	3.0	0.005	0.007	30-40	70	170-200	150-160	1.8	2.5
1.5	3.0	0.005	0.007	30±5	60-80	170±5	-	1.5-2.0	-
1.5	3.0	0.006	0.01	30±5	50-80	160-170	160-170	1.0	1.5
1.4	2.5	0.004	0.008	30±5	50-100	150-160	150-160	1.0	0.8
1.4	2.5	0.004	0.007	30±5	50-80	150-160	150-160	0.6	1.0
1.4	2.5	0.004	0.007	30±5	50-80	150-160	150-160	0.6	1.0
1.5	2.5	0.007	-	30±5	-	140±5	-	1.0	1.5
1.5	3.0	0.006	0.01	45±5	60-100	160±5	170±5	2.0	2.5
-	3.0	0.0015	-	40±5	60-80	160-170	160-170	1.5	2.5
-	3.0	0.0015	-	40±5	60-80	160-170	160-170	1.5	2.5

Із реактопластів в умовах серійного виробництва використовуються тільки термореактивні полімери. Основний метод формоутворення термопластів - це лиття під тиском та екструзія. Основний метод формоутворення виробів з термореактивних полімерів це пресування. Спільними у цих методів є наступне:

• заповнення формоутворюючої полості подрібненою пластмасою;

• роз’єднання прес-форми і витягання деталі (напівфабрикату) можна здійснити після здобутої стійкої форми (затвердіння) матеріалу пластмаси.

Різниця обумовлена якостями матеріалів: при литті під тиском стійкість форми термопласт набуває при охолодженні. А при пресуванні стійкість форми настає в результаті реакції полімеризації термореактивного полімеру і охолодження не потребує.

Технологічні властивості деяких марок пластмас, приведені в табл. 2.1, а також в довідниковій літературі [2, 3, 4].