3.3 Экструзия смесевых термоэластопластов

Экструзия термоэластопластов во многом сходна с экструзией обычных термопластов. Однако свойства изделий из термоэластопластов в большей степени зависят от условий переработки, чем свойства изделий из обычных пластиков. В процессе экструзии термоэластопластов происходит ориентация цилиндрических полистирольных доменов вдоль оси экструзии.

Структура образца термоэластопласта, полученного срезом перпендикулярно оси экструзии, представляет собой круглые полистирольные домены с регулярным гексагональным их расположением в полибутадиеновой матрице, а структура термоэластопласта, полученного срезом параллельно оси экструзии, - длинные полистирольные полосы, которые состоят из цилиндрических упорядоченных полистирольных доменов. Различие в надмолекулярной структуре экструдированного термоэластопласта параллельно и перпендикулярно оси экструзии обусловливает анизотропию свойств готового изделия. После термостатирования (отжига) готовых изделий из термоэластопласта даже при высоких температурах (150 - 220 °С) анизотропия свойств не уменьшается, а возрастает за счет более высокой ориентации полистирольных доменов вдоль оси экструзии. Степень анизотропии зависит не только от условий переработки, но и от формы домена. В зависимости от показателя текучести расплава термоэластопласта температура массы в экструдере должна находиться в пределах 140 - 200 °С, так как вязкость расплава должна обеспечить подачу изделия от мундштука экструдера в охлаждающую ванну без коробления и разрушения [15].

Температура по зонам цилиндра должна повышаться при переходе от зоны к зоне на 10 - 20 °С.

Производительность экструдера зависит от частоты вращения и диаметра шнека. Для переработки термоэластопластов методом экструзии рекомендуется применять высокообъемные шнеки с глубокой нарезкой, низкой степенью сжатия (1,5 - 3) и отношением длины к диаметру около (16,4 – 24).

Низкое разбухание термоэластопласта при выходе из мундштука (при оптимальном режиме оно практически равно нулю) облегчает конструирование мундштука и позволяет применять простые мундштуки для получения относительно сложных изделий. При использовании готовых мундштуков, предназначенных для переработки других термоэластопластов, следует применять мундштук больших размеров, чем при получении изделий того же калибра из других полимеров.

При экструзии пленки и плоских пластин выбирают зазор таким, чтобы его влияние на изменение давления в питающем канале было "незначительным и скорость местных обратных потоков из распределителя не влияла на течение расплава в распределителе.

3.4 Пневмоформование

Формование с раздувом термоэластопластов - это разновидность метода литья под давлением, который освоен за последнее десятилетие и прошел хорошую отработку в промышленном масштабе. Литьевое формование с раздувом ТЭП является экономичным способом переработки и изготовления на их основе большого числа полых изделий и деталей для различных отраслей промышленности. Кроме того, производство полимерных изделий, имеющих большие полые части и сложную форму, экономичнее производить этим методом, чем методом литья под давлением. Примером полых изделий, а также изделий сложной конструкции могут служить различные емкости, упаковка для молочной продукции и т.д.

Формование с раздувом основывается на двух основных процессах: экструзии и литья.

При экструзионном формовании с раздувом из горячего полимера формуется вертикальная заготовка. Холодная пресс-форма закрывается вокруг заготовки, и в форму подается воздух, который раздувает материал заготовки до стенок и формует изделие. После короткого цикла охлаждения пресс-форма раскрывается и изделие извлекается, а если это необходимо, удаляется облой.

Размер изделий на основе термоэластопластов, получаемых методом формования с раздувом, ограничивается устойчивостью заготовки полимерного материала, поскольку эта заготовка должна удерживать свой вес до начала раздува. Сложную форму изделия можно получать с помощью программированного калибрования толщины стенки полимерной заготовки. В процессе экструзии толщина заготовки должна варьироваться таким образом, чтобы при раздуве в форме эта заготовка имела переменное сечение. Тогда готовое изделие будет иметь практически ровную толщину стенки и хорошую поверхность на стороне, которая контактирует с формой. Оснастка для процесса формования с раздувом дешевле, чем для процесса литья под давлением, в частности, из-за меньшей стоимости используемых сплавов металла.

Возможность многократного использования отходов существенно повышает экономичность процесса формования с раздувом, поскольку при производстве изделий на основе ТЭП сложной конструкции образуется до 25 % отходов, которые возвращаются в производство.

Дополнительная операция включает использование пресс-формы для получения полой заготовки расплава полимера. Эта технологическая стадия используется там, где требуются узкие допуски определенных поверхностей, например, уплотняющих. Заготовка помещается во вторую форму, которая смыкается вокруг нее так же, как и при экструзионном процессе формования с раздувом. Далее подается воздух, который прижимает заготовку к стенкам формы. Затем после короткого времени охлаждения пресс-форма открывается. В этом случае на полимерном изделии не образуется облой, поскольку размер изделия ограничен размерами формы.

Следует отметить, что стоимость оснастки и оборудования для литьевого формования с раздувом может быть существенно выше, чем при экструзионном формовании с раздувом.