9 Технології та обладнання для таблетування термореактивних пресматеріалів.
Таблетирование применяется для предварительного уплотнения термореактивных пресс-материалов и получения таблеток определенных размеров, конфигурации и массы. Применение таблетирования позволяет уменьшить потери пресс-материалов при транспортировке и во время загрузки в пресс-форму за счет уноса в цеховую вентиляцию. Таблетированные материалы быстрее нагреваются, снижаются потери теплоты в окружающую среду и облегчается дозирование навески при прессовании, так как исключается взвешивание на рабочих местах. Удельный объем таблеток меньше, чем у пресс-порошка, поэтому объем загрузочных камер пресс-форм уменьшается, снижается их вес и стоимость. Удаление воздуха из пресс-материала при таблетировании снижает выброс порошка при смыкании пресс-формы. Таблетированный пресс-материал нагревается равномерно, что облегчает формование изделий и повышает их качество. Трудоемкость таблетирования низкая, поэтому общая себестоимость понижается в результате уменьшения расхода сырья и сокращения цикла прессования.
Уплотнение термореактивных пресс-порошков и придание им необходимой конфигурации производится на ротационных или гидравлических таблетавтоматах. Таблетируемый материал из бункера засыпается в полость матрицы, где с помощью одного или двух штоков подвергается сжатию и выдержке под давлением в течение заданного времени. Под действием давления пресс-порошок превращается в уплотненное тело определенных размеров и конфигурации. Основным фактором, обеспечивающим образование прочной таблетки, являются силы электростатического притяжения. Кроме того, при очень высоких давлениях или при повышенной температуре возможно оплавление полимера, что способствует более прочному соединению частиц и почти полному удалению воздушных включений. Схема таблетирования на гидравлической машине приведена на рис. 11.5. Пресс-материал 2 из бункера заполняет полость, образованную матрицей 3, а также штоками 4 и 5 (позиция //). Затем матрица перемещается вдоль штока 5 поршнем 8 и под действием давления, создаваемого в цилиндре 7, происходит уплотнение материала (позиция III). После сжатия шток 5 отводится вправо, а штоком 4 таблетка выталкивается из матрицы (поз. IV).
Рис. 11.5 Схема таблетирования на гидравлических таблетмашинах:
1 – подвижная плита; 2 – пресс-материал; 3 – матрица; 4 и 5 – штоки; 6 –поршень штока; 7 – цилиндр; 8 – поршень гидроцилиндра.
Таблетки из пресс-материалов обычно изготавливаются цилиндрической формы или близкими к форме изделия. Уплотнение материала производится, как правило, при комнатной температуре и удельном давлении 70 – 120 МПа. Поскольку прочность таблеток, изготовленных при этом давлении, достаточно высока, использование больших давлений нецелесообразно, так как при этом возрастает износ машин и увеличиваются энергетические затраты. Если таблетирование осуществляют при повышенных температурах (80 – 100 0С), то удельное давление снижается.
Рис.11.6 Агрегат для жгутирования волокнистых пресс-материалов:
/ – бункер; 2 – цилиндр экструдера; 3 – шнек; 4 – насадка; 5 – нож; 6 – жгут пресс-материала; 7 – приемный бункер.
Таблетирование волокнистых пресс-материалов обычно производят на гидравлических таблетавтоматах с подогревом матрицы или на червячных агрегатах (рис. 11.6). Пресс-материал подается из бункера 1 или специального загрузочного устройства в цилиндр машины 2 и вследствие вращения шнека 3 перемещается к формующей насадке 4. Так как цилиндр нагрет до 80 – 90 °С, происходит плавление связующего. Под действием давления, создаваемого шнеком, материал уплотняется и выдавливается через отверстие насадки в виде жгута 6, который при опускании ножа 5 разрезается на стержни определенной длины, ссыпающиеся в бункер 7. Недостатком данного метода является то, что после выхода жгута из формующей насадки он становится менее плотным вследствие частичного распрямления волокна. К тому же форма таблеток несколько нарушается при разрезании их ножом.
Рис. 11.7 Зависимость разрушающего напряжения при изгибе (1) и ударной вязкости (2) стеклопластика от длины волокна (лент).
При шприцевании волокнистых пресс-материалов происходит разрушение армирующего волокна и прочность отпрессованных изделий значительно снижается. При этом, чем интенсивнее сдвиговые деформации, возникающие при шприцевании, тем меньше прочность. Установлено, что прочность изделий зависит от длины волокна. Так, при длине волокна 20 мм прочность стеклопластика почти в 3 раза (рис. 11.7) ниже, чем при длине волокна 120 мм. Поэтому при изготовлении крупногабаритных изделий повышенной прочности волокнистые материалы, как правило, не измельчают и не шприцуют. В последнее время уплотнение материала и подогрев совмещают с прессованием. Нагретый и уплотненный в червячном пластикаторе материал загружается непосредственно в пресс-форму. Это исключает ряд подготовительных операций и повышает качестве изделий.