Влияние текучести на перерабатываемость термопластов и свойства изделий

Текучесть термопластов является одним из основных факторов, определяющих поведение материалов при переработке и качества получаемых изделий. Полимерные материалы с малой текучестью неудовлетворительно заполняют полости формующего инструмента. При переработке таких материалов требуются высокие температуры и давления формования. Повышение температуры приводит к удлинению производственного цикла, увеличению усадки изделий и возрастанию энергозатрат. Повышение давления способствует росту ориентационных напряжений в изделиях. Поэтому возрастает анизотропия механических свойств, уменьшается стойкость к растрескиванию, понижается температура коробления при эксплуатации изделий.

При литье под давлением пластмасс, имеющих малую текучесть, с целью понижения потерь давления в форме увеличивают площадь поперечного сечения каналов литниковой системы, что приводит к возрастанию потерь материала в виде отходов. При экструзии малотекучих термопластов в формующей головке возникают большие давления, что не позволяет достичь высокой производительности. При недостаточной текучести не всегда получаются изделия с ровной и глянцевой поверхностью.

Если полимерный материал обладает слишком большой текучестью, то вследствие возрастания обратного потока в канале червяка и потока утечки через гребни канала будет уменьшаться пластикационная производительность литьевого и экструзионного оборудования. Кроме того, возрастают утечки материала при впрыске в червячных и поршневых литьевых машинах. Это приводит к уменьшению максимального объема отливки и предельной скорости впрыска. Литьевые и экструзионные изделия из высокотекучих термопластов часто имеют несколько ухудшенные прочностные свойства и менее стойки к износу. Повышенная текучесть способствует получению разнотолщинных изделий и образованию облоя на изделиях.

Меры предупреждения брака при переработке термопластов с пониженной и повышенной текучестью. С целью повышения производительности процесса и улучшения качества изделий при переработке малотекучих материалов наряду с применением модификаторов свойств (фторсодержащих Additive-Masterbatch) можно применить следующее.

Конструктивно усовершенствуют отдельные узлы основного оборудования и формующего инструмента, используют специальные технологические приемы, при составлении полимерных композиций применяют пластифицирующие добавки и смазки.

Так при литье малотекучих полимеров для уменьшения потерь давления используют открытые мундштуки с большим диаметром канала. В литьевых формах увеличивают сечение и предельно сокращают длину каналов литниковой системы, а при литье крупногабаритных изделий увеличивают число впусков. Для получения качественных отливок используют специальные режимы формования – литье со ступенчатым (одно- или двукратным) сбросом давления, литье с предварительным сжатием расплава или режиме инжекционного прессования. При использовании указанных режимов обеспечиваются достаточно высокие давления литья и скорости впрыска на стадии заполнения формы и в то же время реализуются сравнительно небольшие давления формования на стадии выдержки под давлением, что позволяет добиться заполняемости формы при сравнительно небольших внутренних напряжениях в получаемых изделиях.

Для повышения формующей способности литьевого и экструзионного оборудования при переработке малотекучих полимеров можно использовать вибрационный режим формования, при котором благодаря интенсивному динамическому воздействию (ультразвука) на расплав существенно повышается скорости течения расплава в каналах формующего инструмента и предельная длина затекания материала в полость литьевых форм.

При переработке полимеров с очень высокой текучестью литьем под давлением желательно использовать червяки с малой глубиной нарезки, на концах которых устанавливается запорное кольцо или шариковой клапан для снижения утечек при впрыске. Мундштук должен иметь запорный клапан и быть хорошо притертым к литниковой втулке.

При литье под давлением и экструзии высоковязких полимерных материалов рекомендуется применять неохлаждаемые червяки с малой степенью сжатия и большой глубиной нарезки, при этом наконечник червяка должен иметь ровную, хорошо обтекаемую поверхность.

При переработке ряда высоковязких термопластов (в частности, полистирольных пластиков и полиолефинов) некоторого улучшения технологических свойств можно добиться, пропустив предварительно материал через дисковый экструдер, где за счет интенсивного сдвигового деформирования происходит механодеструкция полимера. Она приводит к увеличению низкомолекулярной фракции и сужению молекулярно-массового распределения. Наличие низкомолекулярной фракции, выполняющей роль смазки, улучшает текучесть полимерного материала, но при этом не ухудшаются физико-механические свойства изделий.