Физико-химические процессы

1. В материальном цилиндре ТПА при транспортировке материала от бункера к соплу происходит его интенсивное перемешивание, расплавление (пластикация). Цилиндр может быть условно разделен на 3 зоны: зона загрузки, зона пластикации, зона дозирования.

а) В зоне загрузки твердые частицы материала захватываются витками червяка и транспортируются вперед. Условия транспортировки материала в этой зоне зависят от параметров червяка, температуры цилиндра и червяка, формы гранул. Уже здесь материал перемешивается в результате смещения слоев. Увеличение диаметра червяка и глубины канала в зоне загрузки приводит к повышению производительности.

б) В зоне пластикации, по мере продвижения вдоль цилиндра, материал разогревается и размягчается. В этой зоне материал из твердого переходит в вязко-текучее состояние и одновременно состоит из твердых и проплавившихся гранул. При дальнейшем продвижении вперед гранулы смешиваются с расплавом и тоже плавятся. Размягчение материала сопровождается его уплотнением в межвитковом пространстве. Сжатие материала достигается изменением глубины канала. Степень сжатия для аморфных полимеров 1,5 – 2,5.

в) В зоне дозирования материал полностью находится в вязко-текучем состоянии. Здесь материал разогревается и приобретает заданную температуру. Циркуляция расплава в каналах червяка создает условия для хорошего перемешивания. Расплав подвергается интенсивным деформациям сдвига, что способствует выделению тепла.

Суммарный поток материала состоит из 4 потоков: основного – вызванного вращением червяка относительно поверхности цилиндра,

обратного – возникающего под действием градиента давления, поперечного – возникающего в нормальном сечении канала червяка и обеспечивающего смещение материала, а так же потока утечек между гребнями витка червяка и внутренней стенкой цилиндра.

Как и при экструзии, температура расплава определяется не только режимом работы внешних источников тепла, но и тепловыделениями от внутреннего трения. В отличии от процесса экструзии процесс пластикации пластмасс в литьевых машинах является циклическим. Их червяки имеют длину на 30-40% меньшую, чем у экструдера.

2. Процесс формования изделий в литьевой форме начинается с момента поступления материала в форму. Форма охлаждается, что вызывает охлаждение и усадку материала. В результате затвердевания материала в литниковом канале форма изолируется от цилиндра. Дальнейшее охлаждение изделия в форме продолжается без притока новых порций из цилиндра и давление в форме снижается. Если сопло отводят до полного затвердевания литника, то снижение давления ускоряется из-за обратного истечения материала. После охлаждения изделие извлекается.

Основными факторами, влияющими на процесс заполнения формы, являются свойства и температура материала., давление, конструкция формы. Если форма подогрета до высокой температуры, то условия заполнения облегчаются, и давление для заполнения формы снижается.

Для заполнения форм сложной конфигурации требуются более высокие скорости литья. При этом необходимо повысить давление литья и повышенное усилие запирание формы. Давление литья влияет на качество изделий. Изменение выдержки под давлением способствует повышению плотности отливки, но при этом отливку трудно извлечь из формы. Так же это приводит к повышению скоростей впрыска, к более плотной компоновке молекул, что повышает качество изделий (повышается прочность при растяжении, сжатии, изгибе; повышается ударная вязкость, уменьшается усадка).